Электротехника \ Электронная и преобразовательная техника

Электронная техника и преобразователи: Методические указания к выполнению лабораторных работ, страница 8

Подпись: Рис. 2.4. Выходные характеристики.      Выходной характеристикой называется зависимость выходного тока Iк от напряжения Uэк (рис. 2.4), ее снимают при постоянном значении выходного тока Iб. Выходной ток Iк с ростом выходного напряжения вначале резко увеличивается и достигает большого значения; при дальнейшем увеличении Uэк он достигает своего максимального значения (при Uэк=1 ... 2 В), а затем практически перестает возрастать. Следовательно, в транзисторе довольно быстро возникает насыщение: при определенном напряжении Uэквсе   носители электричества, проникающие в базу под действием заданного напряжения Uэб, достигают коллектора, и для дальнейшего увеличения тока Iктребуется увеличить напряжение Uэб, то есть ток Iэ ,  проходящий  через эмиттерный переход. При токе базы  равным нулю, в цепи коллектора  небольшой ток Iко, который по своей  природе аналогичен обратному току обычного полупроводникового диода и создается не основными носителями электричества, имеющимися в коллекторе (электроны) и в базе (дырки). Значение токаIкожелательно иметь минимальным, так  как он ухудшает  усилительные свойства  транзистора.

Значительную крутизну выходной  характеристики   в начальной части  можно определить следующим образом. При  малых значениях коллекторного   напряжения, когда Uэк <  Uэб, встречное направление этих напряжений обуславливает  открытое состояние обоих р-n-переходов.  Суммарное сопротивление переходов при этом незначительно и малые приращения  напряжения Uэквызывают значительное увеличение  тока.

При дальнейшем увеличении коллекторного  напряжения, когда Uэк > Uэб, крутизна  выходной характеристики резко снижается.  При этом напряжение Uэквоспринимается последовательно включенными эмиттерными и коллекторными переходами пропорционально их сопротивлениям. Так  как сопротивление закрытого коллекторного перехода значительно больше, чем эмиттерного, на последнем падает лишь небольшая часть приложенного   напряжения Uэк. Однако при увеличении Uэкпадение напряжения на эмиттерного переходе растет, что  вызывает его открытие и рост эмиттерного, а следовательно, и коллекторного токов.

При напряжении Uкб выше определенной величины происходит пробой коллекторного перехода. При повышении температуры переходов выходные характеристики смешаются в область больших токов из-за увеличения обратного тока коллекторного   перехода  Iко.

Подпись: Рис. 2.5. Характеристика передачи по току.Характеристики передачи по току выражают зависимость тока коллектора от тока базы  Iк = f ( Iб ) при Uкэ = const(рис. 2.5.). Они линейны лишь при небольших отрицательных напряжениях на коллекторе. При увеличении Uкэколлекторный  переход становится уже, ширина базы увеличивается, при этом меньшее количество носителей зарядов достигает   коллектора,    что снижает  коэффициент передачи: линейная связь между токами коллектора и базы нарушается, характеристики искривляются.

Характеристики обратной связи выражают зависимость   Uкэ = f ( Uбэ ) при Iб = const(рис. 2.6) .  При напряжении /Uкэ/  < /Uбэ/ коллекторный переход транзистора открыт и ток в базе    обусловлен открытыми коллекторным и эмиттерным переходами.

Подпись: Рис. 2.6. Характеристика обратной связи.В этом режиме появляется взаимная связь между напряжениями базы и коллектора. Такому режиму соответствует начальный круто восходящий участок    характеристик.    При /Uкэ/ > /Uбэ/  коллекторный переход закрывается и обратная связь становится меньше.

          Схема с  общим  эмиттером   имеет   следующие   особенности:

Ø ток эмиттера распределяется между базой и коллектором, причем ток Iквсегда меньше тока Iэ . Коэффициент передачи тока  эмиттера, равный отношению Iкк Iэнесколько меньше единицы /0,92 - 0,99/, а коэффициент передачи тока базы, равный отношению Iк к Iбдостигает несколько десятков или сотен;

Ø ток эмиттера определяется в основном напряжением Uэб и очень мало зависит от напряжения Uэк.  Поэтому и ток коллектора  Iкмало зависит от напряжения Uэк ;

Ø изменения входного тока базы  Iбпроисходит в цепи с малым сопротивлением (эмиттерный переход включен в прямом направлении), а вызванные им изменения тока коллектора - в цепи с большим сопротивлением (коллекторный переход включен в обратном направлении). Следовательно изменения малого напряжения Uэбприводят к большим изменениям тока Iкв цепи коллектора, то есть к большим изменениям выходного напряжения на нагрузочном резисторе, включенном в выходную цепь, поэтому схема с общим эмиттером позволяет получить большие коэффициенты усиления по напряжению;

Ø мощность выделяемая на нагрузочном резисторе, значительно больше мощности, поступающей во входную цепь и затрачиваемой в цепи эмиттер;

Ø база для управления током коллектора. Следовательно, схема с большим эмиттером позволяет получить большие коэффициенты усиления мощности;

Ø входное сопротивления транзистора Rвх = Uэб/ Iбсравнительно невелико, а выходное сопротивление Rвых = Uэк/ Iк - значительно;

Ø если во входную цепь, кроме постоянного напряжения Uэб, подается некоторый положительный сигнал, то результирующее входное напряжение уменьшается (потенциал базы становится менее отрицательным), что приводит к уменьшению коллекторного  тока. В результате и уменьшается напряжение на нагрузочном резисторе, включенном в выходную цепь, то есть образуется отрицательный сигнал. Следовательно, при подаче на вход транзистора переменного напряжения Uвхнапряжение на выходе Uвыхбудет сдвинуто относительно него по фазе на 180 градусов.

          Схема с общим эмиттером  является наиболее распространенной, так как она позволяет получить большие коэффициенты усиления по напряжению и мощности, обладает сравнительно большим входным сопротивлением и допускает питание всех цепей усилителя от одного общего источника, поскольку на коллектор и базу подаются питающие напряжения одного знака. 

Статические характеристики транзистора включенного по схеме с общей базой.

Скачать файл