Характеристики биполярных транзисторов

 

Свойства транзисторов определяются их вольтамперными характеристиками. Основными из них являются входные и выходные статические характеристики.

Входные характеристики транзистора отражает зависимость его входного тока от входного напряжения при фиксированном значении на­пряжения на коллекторе. Входные характеристики транзисторов анало­гичны характеристикам диодов в прямом включении.

Для схемы с общим эмиттером, которая широко применяется на практике, входной характеристикой является зависимость тока базы I _б от напряжения на базе U _б при постоянном напряжении на коллекторе U _к .

Входные характеристики транзисторов типа "n-p-n" для схемы с общим эмитте­ром приведены на рис. 5.4.17.

 

I _б

 

 

U _к = 0 U _к > 0

 

 

U _б

 

Рис. 5.4.17. Входные характеристики транзистора

типа "n-p-n" для схемы с общим эмиттером

 

I к

I Б3

Выходные характеристики для схемы с общим эмиттером отражают зависимость коллекторного тока I _к от напряжения на коллекторе U _к при фиксированных значениях тока базы I _б (рис. 5.4.18).

	Рис. 5.4.18. Выходные характеристики транзистора типа "n-p-n" для схемы с общим эмиттером

 

 

 

Особенности различных схем включения

Биполярных транзисторов

 

Схема с общей базой

 

Включение транзисторов типа "p-n-p" и "n-p-n" по схеме с общей базой показано на рис. 5.4.19.

 

 

R _н R _н

 

+ – + – – + – +

a) транзистор типа "p-n-p" b) транзистор типа "n-p-n"

 

Рис. 5.4.19. Включение транзисторов по схеме с общей базой

 

В схеме с общей базой источник управляющего сигнала включен в цепь эмиттера, а сопротивление нагрузки – в цепь коллектора, поэтому входным током здесь является ток эмиттера I _э , а выходным – ток коллектора I _к . При этом ток эмиттера I _э равен сумме токов базы I _б и коллектора I _к:

	I э = I б + I к;

 

Отсюда находим выражение для тока коллектора:

	I к = I э – I б;

 

Коэффициент усиления по току "α" равен отношению выходного тока к входному:

	α = = = 1 – ;

 

 

Таким образом, в схеме с общей базой коэффициент усиления по току α всегда меньше единицы. Обычно α = 0,92 – 0,99.

Коэффициент усиления по напряжению к _U в схеме с общей базой равен отношению выходного напряжения U _вых к входному напряжению U _вх :

Выходное напряжение: U _вых = I _к · R _н;

Входное напряжение: U _вх = I _э · R _вх;

Определяем коэффициент усиления по напряжению:

к _U = ;

Учитывая, что в схеме с общей базой ток коллектора и ток эмиттера близки по величине (I _к @ I _э), выражение для коэффициента усиления по напряжению приобретает следующий вид:

 

к _U @ ;

Схема с общим эмиттером

 

Схема включения транзисторов типа "p-n-p" и "n-p-n" с общим эмиттером показана на рис. 5.4.20.

 

 

 

R _н R _н

~ ~

– + + – + – – +

 

Е _б Е _к Е _б Е _к

 

a) транзистор типа "p-n-p" b) транзистор типа "n-p-n"

 

Рис. 5.4.20. Включение транзисторов по схеме с общим эмиттером

 

В схеме с общим эмиттером источник управляющего сигнала включен в цепь базы, а сопротивление нагрузки – в цепь коллектора. Поэтому входным током здесь является ток базы I _б, а выходным – ток коллектора I _к.

Поскольку I _э = I _б + I _к, то I _б = I _э – I _к;

Учитывая, что = α, находим ток коллектора:

I _к = α · I _э;

Отсюда определяем выражение для тока базы:

I _б = I _э – α · I _э = I _э · (1 – α);

Коэффициент усиления по току β для схемы с общим эмиттером:

β = = = ;

Обычно коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером находится в пределах β = (100 ¸ 150).

Коэффициент усиления по напряжению для схемы с общим эмиттером определяется выражением:

к _U = ;

Выходное напряжение равно: U _вых = I _к · R _н;

Входное напряжение: U _вх = I _б · R _вх;

 

к _U = = β · ;

 

 

Схема с общим коллектором

 

В этой схеме источник управляющего сигнала включен в цепь базы, а сопротивление нагрузки – в цепь эмиттера. Входным током здесь является ток базы I _б, а выходным – ток эмиттера I _э.

Схема включения транзисторов типа "p-n-p" и "n-p-n" с общим коллектором приведена на рис. 5.4.21.

 

 

 

 

~ R _н~ R _н Е _б Е _к Е _б Е _к

– + + – + – – +

 

a) транзистор типа "p-n-p" b) транзистор типа "n-p-n"

 

Рис. 5.4.21. Включение транзисторов по схеме с общим коллектором

 

В схеме с общим коллектором коэффициент усиления по току имеет примерно такую же величину, как и в схеме с общим эмиттером, коэффициент усиления по напряжению меньше единицы (0,7 ¸ 0,9), а величина входного сопротивления R _вх зависит от сопротивления нагрузки R _н:

 

R _вх @ β · R _н;

 

В схеме с общим коллектором усилитель имеет наименьшее выходное сопротивление по сравнению с другими схемами включения.