Материал: 2072

и коллектор соединены между собой. В результате эмиттерный и коллекторный переходы включены в прямом направлении.

растания напряжения Uкэ происходит сужение области базы и все большая часть этих носителей попадает в коллектор. Поэто-

му вначале ток коллектора растет почти пропорционально напряжению Uкэ и достигает значения Iк Iб +Iкэо, соответствующего заданной величине базового тока Iб . После этого рост тока Iк с увеличением напряжения практически прекращается. Однако при определенном значении Uкэ=Uкэmax происходит пробой, и транзистор выходит из строя.

Схема для снятия статических характеристик транзистора, включенного по схеме с общей базой, приведена на рис. 6.8, а.

Входные характеристики Iэ= f Uэб при Uкб = const аналогичны прямой ветви ВАХ диода (рис. 6.8, б), поскольку ток эмиттера является пря-

71

мым током перехода «база – эмиттер». При Uкб = 0 входная характеристи-

ка выходит из нуля. При Uкб 0 и Uэб = 0 ток эмиттера имеет значение, близкое по величине к обратному току коллекторного перехода Iкэо. Изменение величины Uкб мало влияет на входную характеристику. Это объясняется тем, что электрическое поле, создаваемое напряжением Uкб , сосредоточено в коллекторном переходе и мало влияет на ток эмиттерного перехода.

Рис. 6.8. Статические характеристики транзистора для схемы с общей базой: а – схема для снятия характеристик; б, в – входные и выходные характеристики

Особенность входных характеристик транзистора в этой схеме включения (рис. 6.8, в) состоит в том, что при Uкб = 0 и Iэ 0 ток коллектора почти такой же, как и при нарастании Uкб . Это объясняется тем, что при протекании тока эмиттера в высокоомной области базы возникает некоторое падение напряжения, что создает условия для протекания тока коллектора при Uкб = 0. На этом же рисунке показано, что при перемене знака

72

Uкб уже при небольших его значениях ток коллектора вначале резко уменьшается до нуля, затем начинает нарастать, так как переход «коллектор – база» оказывается под прямым напряжением.

6.4. Усиление сигнала биполярным транзистором

Схему с ОЭ используют для усиления электрических сигналов. Нагрузку Rн включают в цепь коллектора, а источник G1 входного на-

пряжения uвх – в цепь базы транзистора VT1 (рис. 6.9). Во входную цепь дополнительно включают источник постоянной ЭДС с напряжением Eсм . Тогда в режиме покоя (при uвх = 0) Uбэ=Eсм , и в цепи базы протекает некоторый ток смещения Iбо, который вызывает определенный начальный ток коллектора I0 (рис. 6.9, б).

Величину Eсм надо выбрать так, чтобы ток I0 создавал на сопротивлении нагрузки усилителя Rн падение напряжения, близкое к половине величины напряжения источника питания Eк . В этом случае напряжение

Uкэ=U0 0,5Eк , и точка покоя будет расположена в середине рабочей области коллекторных характеристик транзистора. Тогда транзистор будет с минимальными искажениями усиливать как положительную, так и отрицательную половину входного напряжения uвх .

На временных диаграммах (см. рис. 6.9, б) показаны кривые входного и выходного сигналов, а также тока коллектора.

Работа транзистора происходит следующим образом. В исходном состоянии (при uвх = 0) протекает ток базы Iбо под действием источника Eсм . Между коллектором и эмиттером возникает падение напряжения U0

(рис. 6.9, г).

Положительная полуволна uвх создает положительную полуволну тока базы, что приводит к уменьшению сопротивления коллекторного перехода, в результате растет ток коллектора, но при этом уменьшается падение напряжения uкэ. Транзистор ведет себя как нелинейное сопротивление, управляемое током базы (рис. 6.9, в).

Коэффициент усиления по напряжению зависит от величины Rн , так как она определяет угол наклона нагрузочной линии (см. рис. 6.9, б):

ctg = Rн .

С ростом Rн уменьшается угол и увеличивается амплитуда выходного напряжения.

73

Если учесть, что переход «база – эмиттер» в рассматриваемой схеме включен в прямом направлении, то даже малые изменения uвх приводят к

появлению значительного тока базы и в раз больше тока коллектора. В результате коэффициент усиления по мощности входного сигнала может достигать нескольких тысяч.

Другие схемы включения транзистора обеспечивают меньшее усиление по мощности, однако они имеют свои достоинства по сравнению со схемой с ОЭ. Ее главные недостатки – сильная зависимость режима работы транзистора от температуры и низкое входное сопротивление, что на практике часто недопустимо.

6.5. Полевые транзисторы

Устройство и принцип действия полевого транзистора с управляющим p–n-переходом

Полевым транзистором (ПТ) называют ПП прибор с усилительными свойствами, в котором управляют потоком носителей зарядов, движущихся через проводящий канал, с помощью поперечного электрического поля. В отличие от биполярного транзистора ток ПТ создается носителями зарядов одного знака – либо электронами, либо дырками. Поэтому ПТ иначе называют униполярными.

Вначале рассмотрим ПТ с управляющим p–n-переходом (рис. 6.10). Конструктивно ПТ представляет собой пластину ПП с проводимостью n-типа (рис. 6.10, а и б) или p-типа, называемую проводящим каналом. От ее торцов делают выводы. Электрод, через который в канал входят носители заряда (в данном случае электроны), называют истоком И, а электрод,

через который они выходят, – стоком С.

Третий вывод, называемый затвором З, делают от области с другим, чем у канала, типом проводимости. Такую область формируют на продольной грани пластины с одной или двух сторон (см. рис. 6.10, а и б).

В результате между каналом и затвором образуется p–n-переход. На затвор подают относительно истока такое напряжение Uзи , которое является обратным для p–n-перехода (рис. 6.10, д). Между стоком и истоком подается напряжение Uси такой полярности, чтобы основные носители заряда (в данном случае электроны) двигались от истока к стоку.

При обратном напряжении Uзи область p–n-перехода обладает большим сопротивлением, так как она объединена подвижными носителями зарядов. С ростом Uзи ширина этой области увеличивается, а проводящий канал сужается. В результате растет сопротивление проводящего канала.

75