Рисунок 3.12 – Схема включения биполярного транзистора
в динамическом режиме
В этой схеме источник питания коллекторной цепи Eк имеет постоянное значение (Ек = const). Входное напряжение (Uбэ) изменяется в определённых пределах.
При некотором значении базового напряжения в базе устанавливается базовый ток Iб. В соответствии с ранее рассмотренным, под действием электрического поля, создаваемого источником Ек возникает коллекторный ток Iк. Этот ток создаёт падение напряжения на сопротивлении нагрузки Uн. В соответствии с вторым законом Кирхгофа очевидно следующее соотношение:
Ек = Uкэ + Uн = Uкэ + Iк Rн (1)
Из этого соотношения найдём напряжение на коллекторе:
Uкэ = Ек - Iк Rн (2)
При увеличении напряжения на базе увеличивается базовый ток, что приводит к увеличению коллекторного тока. Из последнего соотношения видно, что при этом уменьшится напряжение на коллекторе. Из рассмотренного видно, что при изменении входного напряжения изменяется напряжение на коллекторе. Такой режим работы транзистора принято называть динамическим. Динамический режим транзистора описывается выходной, входной и проходной динамическими характеристиками.
Выходная динамическая характеристика
Выходная динамическая характеристика – это зависимость тока коллектора (Iк) от напряжения на коллекторе (Uкэ). Исходным является выше полученное уравнение по второму закону Кирхгофа для коллекторной цепи:
Ек = Uкэ + Iк Rн
Это уравнение называется уравнением динамического режима транзистора. Из него получаем уравнение для динамической характеристики:
(3)
Из этого же уравнения напряжение на коллекторе:
(4)
Из уравнения динамической характеристики видно, что она имеет вид прямой линии. Выходная динамическая характеристика строится на семействе выходных динамических характеристик (рисунок 3.13). Так как она имеет вид прямой, найдем две крайние ее координатные точки на осях. Рассмотрим первый крайний случай, когда транзистор полностью открыт, то считается, что его сопротивление между эмиттером и коллектором равно нулю. Тогда падение напряжения на нём равно нулю. В этом случае ток коллектора равен максимальному значению:
Этому режиму соответствует точка с координатами (Iк max, Uк=0) на оси ординат – ось тока (рисунок 3.13).
Рассмотрим второй крайний случай, когда транзистор полностью закрыт.
Рисунок 3.13 – Выходная динамическая характеристика и семейство
статических выходных характеристик
Тогда его сопротивление равно бесконечности, а ток коллектора отсутствует, т.е. Iк = 0. Из (4) следует, что в этом режиме напряжение на коллекторе равно величине приложенной Э.Д.С. Ек. Значит этому режиму соответствует точка с координатами (Iк = 0, Uк = Ек) на оси абсцисс – ось напряжения (рисунок 3.13,а). Соединяя эти установленные точки, получаем выходную динамическую характеристику.
Полученное семейство выходных статических характеристик совместно с выходной динамической характеристикой позволяет осуществить анализ электрического состояния транзистора. Прежде всего отметим, что положение выходной динамической характеристики определяется величиной Ек и Rн. При желании изменить её положение необходимо изменить одну из этих величин или обе (рисунок 3.13, б). Режим работы транзистора определяется выбором рабочей точки на динамической характеристике, которая характеризует электрическое состояние транзистора в исходном состоянии. Эту точку, обычно, выбирают, исходя из режима работы транзистора. Выбираем точку 2 на характеристике и в ней электрическое состояние транзистора характеризуется следующим – через транзистор будет протекать коллекторный ток Iк2, на транзисторе будет падать напряжение равное Uк2, на сопротивлении нагрузки падает напряжение Uн2 и при этом ток базы должен быть равен Iб2. При выборе другой рабочей точки значения названных величин изменится. Из сказанного следует, что с помощью семейства выходных статических характеристик и выходной динамической характеристики можно устанавливать режим работы транзистора и определять его электрическое состояние.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.