Схемы включения БПТ

Основные соотношения между токами в транзисторе.

Принцип действия транзистора

 

Рассмотрим на примере p-n-p транзистора.

 

 

 

Токи через переход БЭ и КЭ отсутствуют (наличие запирающих слоев).

 

 

Пусть , ( и - закорочены). >>

Включим источники ЭДС и .

 

Потенциальный барьер на эмиттерном переходе уменьшится, так как полярность приложенного к нему напряжения – прямая ток диффузии через эмиттерный переход увеличится.

 

На коллекторном переходе полярность обратная потенциальный барьер коллекторного перехода увеличится.

 

Почти все дырки подошли к коллекторному переходу дырки будут втягиваться в коллектор (так как напряженность электрического поля коллекторного перехода будет «втягивающей»).

, где - коэффициент передачи тока эмиттера. ( )

Часть дырок рекомбинирует в базе нейтральность базы нарушается возникает ток электронов в

базу.

 

 

Дырки (не основные) из Б К.

- обратный (тепловой)

n

Электроны (не основные) из К Б.

 

Полный ток через коллектор:

(1)

(2)

Выражения (1) и (2) показывают, что токи в транзисторе связаны линейно.

Из уравнения (2) следует, что

(3)

При подстановке (3) в (1) получаем

(4)

- коэффициент передачи тока базы

| пренебрегаем I_КБО |

 

 

;

 

 

Для усилителей напряжения используется режим класса А, в котором с щелью обеспечения максимальной линейности усиления рабочая точка (U_эб0, I_к0) выбирается в середине квазилинейного участка проходной характеристики.

Схема с общей базой:

 

 

Рабочая точка задается делителями R₁ и R_2.

U_бэ = U_б - U_э

U_к = U_п - U_Rк

Схема с общей базой не инвертирует фазу сигнала, имеет коэффициент усиления по току h₂₁ < 1, (т к отношение тока коллектора к току эмиттера меньше единицы), коэффициент усиления по напряжению во много раз превышает единицу:

–– зависит от сопротивления источника сигнала.

Входное сопротивление мало. Оно определяется низким сопротивлением прямосмещенного эмиттерного p-n-перехода.

Выходное сопротивление высоко. Оно определяется высоким сопротивлением обратносмещенного коллекторного p-n-перехода.

С1 и С2 необходимы для разделения усилительного каскада с генератором и нагрузкой для исключения протекания через них постоянного тока. С_Б необходимо для сглаживания пульсации переменного сигнала и поддержания постоянного напряжения на базе.

Схема с общей базой используется для усиления высокой частоты на СВЧ и УВЧ (т.к. в ней отсутствует эффект Миллера) и в составе каскодных схем (в том числе и в дифференциальном каскаде).

 

Каскад - два или более усилительных элемента с гальванической связью, выполняющих роль одного усилительного каскада.

Каскад – независимая усилительная ячейка, которую можно выделить из схемы и обозначить ее свойства.

Статические входные и выходные характеристики биполярных транзисторов для схем включения с общей базой.

Для схемы с общей базой входной характеристикой называется зависимость тока эмиттера от напряжения между базой и эмиттером.

 

Недостаток схем с ОБ: низкое входное и высокое выходное сопротивление, отсутствие усиления по току.

Достоинства схем с ОБ: не инвертируется фаза.