Электронные приборы (активные элементы цепей), страница 6

5.4.1. Схема с общей базой.

Слова общая база означают, что базовый вывод является общим для входной и выходной цепи. Чтобы получить усиление по напряжению, надо в выходную цепь последовательно с транзистором поставить сопротивление, как изображено на рис. 5.16. Тогда при изменении тока в выходной цепи, будет меняться напряжение на транзисторе, т.е. будет реализован динамический режим. Покажем возможность усиления по напряжению. Пусть:  ком;   ом;   ком. Тогда: .  В итоге, . Усиление по напряжению и мощности есть. Усиления по току нет.

Усиление по напряжению происходит потому, что сопротивление выходной цепи много больше, чем во входной, а ток в этих цепях практически одинаковый. Значит, мы можем поставить в цепь коллектора в качестве нагрузки сопротивление  значительно большее, чем . Ток при этом не меняется. Это важное свойство транзистора преобразовывать сопротивление и отражено в его названии. В цепях транзистора помимо переменных составляющих токов и напряжений всегда есть и постоянные составляющие.

5.4.2. Схема с общим эмиттером.

Теперь входным током стал ток базы, а все напряжения измеряются относительно эмиттера. Схема, изображённая на рис. 5.17, получается ещё проще, с одним источником питания. Она даёт усиление и по току, и по напряжению, поэтому она чаще всего используется. Семейства статических характеристик транзистора для этой схемы похожи на уже приведённые, но есть и особенности, рис. 5.18. Входные характеристики отражают зависимость  от напряжений, , причём зависимость  от  очень слабая. С ростом этого напряжения характеристика смещается вправо и вниз. Выходные характеристики отражают зависимость выходного тока от тока базы и выходного напряжения, . Входное сопротивление стало больше, а выходное – меньше, чем для схемы с общей базой. Однако неравенство  по – прежнему выполняется. Параметры  и не меняются. Типичные значения сопротивлений для маломощных транзисторов составляют величины порядка 1 ком для  и десятков ком для .

По определению . Таким образом,  и есть коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером. Оценим коэффициент усиления по напряжению. Как и раньше: . Следовательно , где   - крутизна транзистора. Например, пусть  ком,  ком и . Тогда . Мы сделали грубые оценки величины  этой схемы, чтобы проиллюстрировать её возможности. Более подробный анализ будет проведён позже.

5.4.3. Режимы работы транзистора.

Обратимся снова к схеме на рис. 5.17 и семейству выходных характеристик на рис. 5.18б. На этом семействе проведём нагрузочную прямую . Если мы закоротим базу и эмиттер транзистора (), то ток базы практически исчезнет. В цепь источника питания  последовательно с  окажется включён p – n переход коллектор – база, смещённый в обратном направлении. В цепи коллектора будет протекать очень маленький тепловой ток . Транзистор будет находиться, фактически, в запертом состоянии. Точка A на нагрузочной прямой: . По мере увеличения напряжения , увеличиваются  и , рабочая точка перемещается по нагрузочной прямой вверх. Оптимальный режим работы транзистора, как линейного усилительного элемента, реализуется в точке B, когда . Здесь выходной ток пропорционален входному, .

Выбор определённого режима (токов базы и коллектора) достигается подбором сопротивления . Оно и задаёт ток базы, поскольку на нём падает почти всё напряжение источника питания. Нормальное падение напряжения на открытом кремниевом  p – n переходе база – эмиттер составляет всего 0,6 – 0,7 в (для Ge – 0,3 в).

Будем продолжать увеличивать ток базы, уменьшая . Ток коллектора тоже растёт, рабочая точка поднимается выше. Максимальный ток коллектора будет достигнут в точке С, , когда . Дальнейший рост тока базы уже не может вызывать рост тока коллектора. Наступает состояние насыщения транзистора, в котором управление отсутствует. Напряжение  в состоянии насыщения может составлять всего 0,1 – 0,2 в, в то время как  в. Поэтому в состоянии насыщения оба перехода транзистора оказываются смещёнными в прямом направлении.