Что такое область отсечки область активного усиления

Режимы работы транзистора

На семействе выходных характеристик можно выделить три области, соответствующие трем режимам работы транзистора (рис. 6.18).

Первая область – активная область или активный режим.

Вторая область – область отсечки.

Третья область – область насыщения или режим насыщения.

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления

Рис. 6.18. Семейство выходных характеристик

Первый режим – активный (режим малого сигнала). Ток на выходе зависит от тока на входе.

Эмиттерный переход П1 смещен в прямом направлении, а коллекторный П2 – в обратном.

Активная область используется при работе транзистора при усилении и генерировании монотонно изменяющихся сигналов с малой амплитудой.

Второй режим. Оба перехода закрыты. Сигнал на входе отсутствует и биполярный транзистор усилительными свойствами не обладает. Для обеспечения режима отсечки необходимо: на эмиттерный переход подать запирающее напряжение при запертом коллекторном переходе, через оба перехода протекает ток IКО.

За счет модуляции базы переход П1 смещается в прямом направлении. Для обеспечения его надежного запирания предусмотрена цепь смещения для получения положительного потенциала базы относительно эмиттера (для транзисторов p-n-p-типа).

Третий режим. Открыты оба перехода, через транзистор протекает прямой ток, ограничиваемый внешним сопротивлением.

В преобразовательных устройствах биполярные транзисторы используются в качестве ключевых элементов, то есть биполярные транзисторы работают в режиме переключения из области насыщения (соответствующая включенному состоянию – кривая А (рис. 6.21)) в область отсечки (соответствующая выключенному состоянию – кривая Б), кратковременно находясь в активном режиме в процессе переключения.

Режим ключа – сочетание режимов отсечки и насыщения, то есть режим большого сигнала. Режим работы биполярного транзистора с включенной нагрузкой выходной цепи называется режимом нагрузки. При работе биполярного транзистора в этом режиме в его входную цепь подают переменный (гармонический или импульсный) сигнал, а в выходную – включают нагрузочный резистор, обмотку трансформатора или реле.

Схема включения биполярного транзистора с нагрузкой в коллекторной цепи, входным переменным сигналом и источником питания в коллекторной (выходной) цепи и цепи смещения на входе, называют усилительным каскадом (рис. 6.20).

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления

Рис. 6.20. Схема усилительного каскада

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления

Рис. 6.21. Семейство выходных характеристик

Для выходной цепи, по второму закону Кирхгофа, можно записать уравнение равновесия

Из этого уравнения следует, что с увеличением тока коллектора Iк, напряжение Uкэ уменьшается, так как увеличивается падение напряжения на сопротивлении нагрузки. Таким образом, изменение напряжения и тока входной цепи приводит к одновременному изменению не только выходного тока, но и выходного напряжения Uкэ.

Это уравнение является уравнением нагрузочной прямой, которая строится на выходных характеристиках по двум точкам, соответствующих режимам холостого хода и короткого замыкания.

По точкам пересечения нагрузочной прямой со статистическими выходными характеристиками можно найти параметры работы транзистора в режиме нагрузки при UКЭ=const, RК= const и разных токах базы.

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления

Рис. 6.22. Семейство входных характеристик

Выбором значения UБЭ можно задать необходимый режим (класс) усиления. Выходные характеристики имеют ограничения по максимальным значениям тока коллектора, напряжения UКЭ и мощности, рассеиваемой на коллекторе.

Дата добавления: 2015-08-08 ; просмотров: 1920 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Активный режим работы биполярного транзистора

Когда транзистор находится в полностью выключенном (закрытом) состоянии (как разомкнутый ключ), говорится, что он в режиме отсечки. И наоборот, когда он полностью проводит ток между эмиттером и коллектором (пропускает ток такой величины, какую могут позволить источник питания и нагрузка), говорится, что он находится в режиме насыщения. Эти два режима работы были изучены ранее при использовании транзистора в качестве ключа.

Однако биполярные транзисторы не должны ограничиваться этими двумя экстремальными режимами работы. Как мы узнали в предыдущем разделе, ток базы «открывает клапан» для ограниченного количества тока через коллектор. Если это ограничение для управляемого тока больше нуля, но меньше максимального значения, разрешенного источником питания и схемой нагрузки, транзистор «удерживает» значение тока коллектора в режиме где-то между режимами отсечки и насыщения. Этот режим работы называется активным режимом.

По аналогии с автомобилем: отсечка – это состояние отсутствия движущей силы, создаваемой механическими частями автомобиля, чтобы заставить его двигаться. В режиме отсечки включается тормоз (нулевой ток базы), предотвращающий движение (ток коллектора). Активный режим – это режим круиз-контроль автомобиля на постоянной контролируемой скорости (постоянный, контролируемый ток коллектора), которую устанавливает водитель. Насыщение – это подъем автомобиля на крутой холм, который мешает ему двигаться так быстро, как пожелает водитель. Другими словами «насыщенный» автомобиль – это автомобиль с полностью вдавленной в пол педалью газа (ток базы допускает протекание тока коллектора, большего, чем может быть обеспечено схемой источника питания и нагрузки).

Давайте соберем схему для моделирования в SPICE, чтобы продемонстрировать, что происходит, когда транзистор находится в активном режиме работы.

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления Схема для SPICE моделирования «активного режима» (список соединений приведен ниже)

«Q» – это стандартное буквенное обозначение для транзистора на принципиальной схеме (в России по ГОСТу принято обозначение VT), так же как «R» для резистора, а «C» для конденсатора. В этой схеме у нас есть NPN-транзистор, питаемый от батареи (V1) и управляемый источником тока (I1). Источник тока – это устройство, которое выдает заданную величину тока, генерируя такое напряжение на своих выводах, которое необходимо, чтобы обеспечить точную величину тока, протекающего через него. Как известно, источники тока трудно найти в природе (в отличие от источников напряжения, которые, наоборот, пытаются поддерживать постоянное значение напряжения, выдавая необходимое значение тока для выполнения этой задачи), но могут быть смоделированы с помощью небольшого набора электронных компонентов. Как мы сейчас увидим, транзисторы сами имеют тенденцию имитировать поведение, поддерживающее постоянную величину тока, как и источники тока, с помощью своей способности стабилизировать ток на фиксированном значении.

При SPICE моделировании мы установим источник тока в постоянное значение 20 мкА, затем будем изменять напряжение источника напряжения (V1) в диапазоне от 0 до 2 вольт и наблюдать, какой ток будет проходить через него. «Фиктивная» батарея (Vамперметр) на рисунке выше с выходным напряжением 0 вольт служит только для того, чтобы предоставить SPICE программе элемент схемы для измерения тока.

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления Изменение напряжения коллектора от 0 до 2 В при постоянном токе базы 20 мкА дает в результате постоянный ток коллектора 2 мА в режиме насыщения

Постоянный ток базы 20 мкА устанавливает предельное значение для тока коллектора в 2 мА, что в точности в 100 раз больше. Обратите внимание, как выравнивается график тока коллектора (на рисунке выше) при изменении напряжения батареи от 0 до 2 вольт. Единственные исключение из этого совершенно ровного графика – в самом начале, когда напряжение батареи увеличивается от 0 до 0,25 вольта. На этом участке ток коллектора быстро растет от 0 до предельных 2 мА.

Посмотрим, что произойдет, если мы будем изменять напряжение батареи в более широком диапазоне, на этот раз от 0 до 50 вольт. Ток базы будем поддерживать на постоянном уровне 20 мкА (рисунок ниже).

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления Изменение напряжения коллектора от 0 до 50 В при постоянном токе базы 20 мкА дает в результате постоянный ток коллектора 2 мА (список соединений приведен ниже)

Тот же результат! Ток коллектора на рисунке выше удерживается точно на значении 2 мА, хотя напряжение (V1) изменяется от 0 до 50 вольт. Из нашего примера моделирования видно, что напряжение коллектор-эмиттер мало влияет на ток коллектора, за исключением очень низких уровней (чуть выше 0 вольт). Транзистор действует как стабилизатор тока, обеспечивая протекание через коллектор тока величиной 2 мА и не более.

Теперь давайте посмотрим, что произойдет, если мы будем увеличивать управляющий ток (I1) от 20 мкА до 75 мкА, снова изменяя напряжение батареи (V1) от 0 до 50 вольт, и выводя на график значения тока коллектора (рисунок ниже).

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления Изменение напряжения коллектора от 0 до 50 В (.dc v1 0 50 2) при постоянном токе базы 75 мкА дает в результате постоянный ток коллектора 7,5 мА. Другие графики генерируются при изменении значений тока (i1 15u 75u 15u) в операторе анализа DC (.dc v1 0 50 2 i1 15u 75u 15u) (список соединений приведен ниже)

Неудивительно, что SPICE дает нам аналогичный график: прямая линия, закрепившаяся на этот раз на 7,5 мА – ровно в 100 раз больше тока базы – в диапазоне напряжений батареи от чуть выше 0 вольт до 50 вольт. По-видимому, ток базы является решающим фактором для тока коллектора, напряжение батареи V1 не имеет значения, если оно превышает определенный минимальный уровень.

Эта связь между напряжением и током полностью отличается от того, что мы привыкли видеть на резисторе. Для резистора ток увеличивается линейно по мере увеличения напряжения. Здесь, для транзистора, ток от эмиттера к коллектору остается ограниченным на фиксированном максимальном значении независимо от того, насколько сильно увеличивается напряжение между эмиттером и коллектором.

Часто полезно накладывать несколько характеристик зависимости ток коллектора / напряжение для разных токов базы на одном графике, как на рисунке ниже. Набор характеристик, подобный этому (для каждого значения тока базы построен отдельный график), для конкретного транзистора называется выходными характеристиками транзистора:

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления Зависимость тока коллектора от напряжения между коллектором и эмиттером для разных токов базы

Каждая кривая на графике отражает ток коллектора транзистора, построенный для диапазона напряжений коллектор-эмиттер, для заданного значения тока базы. Поскольку транзистор стремится действовать как стабилизатор тока, ограничивая ток коллектора до пропорции, установленной током базы, полезно выразить эту пропорцию в качестве стандартного показателя работы транзистора. В частности, отношения тока коллектора к току базы известно как коэффициент бета (обозначенный греческой буквой β):

β также известен как hfe или h21э

Иногда коэффициент β обозначается как «hfe» или «h21э«, метка, используемая в ветви математического анализа полупроводниковых приборов, известной как «гибридные параметры» или h-параметры, которая стремится достичь точных прогнозов работы транзисторов с помощью подробных уравнений. Переменных гибридных параметров много, но каждый из них обозначается буквой «h» и конкретным индексом. Переменная «hfe» («h21э«) представляет собой просто еще один (стандартизированный) способ выражения отношения тока коллектора к току базы и взаимозаменяема с “β”. Коэффициент β является безразмерной величиной.

β для любого транзистора определяется его конструкцией: он не может быть изменен после изготовления. Редко бывает, что β у двух транзисторов одной и той же конструкции точно совпадают из-за различий физических переменных, влияющих на этот коэффициент. Если работа схемы зависит от равенства β у нескольких транзисторов, за дополнительную плату могут быть приобретены «согласованные наборы» транзисторов. Однако, как правило, проектирование с такими зависимостями считается плохой практикой.

β транзистора не остается одинаковым во всех условиях эксплуатации. Для реального транзистора коэффициент β может изменяться в 3 раза в пределах его рабочих токов. Например, транзистор с объявленным значением β, равным 50, в реальных тестах отношения Iк/Iб может дать значения от 30 до 100, в зависимости от величины тока коллектора, температуры транзистора, частоты усиливаемого сигнала и других факторов. Для целей обучения для любого заданного транзистора достаточно принимать коэффициент β постоянным; и понимать, что реальная жизнь не так проста!

Иногда для понимания полезно «моделировать» сложные электронные компоненты с помощью набора более простых и понятных компонентов. Модель на рисунке ниже используется во многих вводных текстах по электронике.

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления Простая диодно-резисторная модель транзистора

Эта модель отображает транзистор как комбинацию диода и реостата (переменного резистора). Ток через диод база-эмиттер управляет сопротивлением реостата коллектор-эмиттер (как подразумевается пунктирной линией, соединяющей два компонента), тем самым контролируя ток коллектора. На рисунке приведена модель NPN-транзистора, но PNP-транзистор будет отличаться не сильно (будет изменено только направление диода база-эмиттер). Эта модель преуспевает в пояснении базовой концепции усиления транзистора: как сигнал тока базы может осуществлять управление током коллектора. Однако мне эта модель не нравится, потому что она неверно передает понятие установленного значения сопротивления коллектор-эмиттер для заданного значения тока базы. Если бы она была верна, транзистор не стабилизировал бы ток коллектора, как показывают графики выходных характеристик. Вместо характеристик тока коллектора, выровненных на графике после быстрого роста по мере увеличения напряжения коллектор-эмиттер, ток коллектора продолжал бы расти прямо пропорционально напряжению коллектор-эмиттер, и мы бы увидели на графике неуклонно растущие прямые.

В более продвинутых учебниках часто встречается более подходящая модель транзистора (рисунок ниже).

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления Модель транзистора на основе источника тока

Она отображает транзистор в виде комбинации диода и источника тока, причем выход источника тока задается умножением тока базы на коэффициент β. Эта модель гораздо более точна при отображении истинных входных/выходных характеристик транзистора: ток базы устанавливает определенное значение тока коллектора, а не определенное сопротивление коллектор-эмиттер, как предполагает первая модель. Кроме того, эта модель предпочтительна при проведении анализа транзисторных схем, причем источник тока является хорошо понятным теоретическим компонентом. К сожалению, использование источника тока для моделирования контролирующего ток поведения транзистора может вводить в заблуждение: транзистор никогда не будет служить источником электрической энергии. Источник тока не моделирует тот факт, что его источником энергии является внешний источник питания, как у усилителя.

Источник

Электроника

учебно-справочное пособие

Биполярные транзисторы

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления

Устройство биполярного транзистора

Биполярный транзистор представляет собой полупроводниковый прибор, имеющий два р-n-перехода, образованных в одном монокристалле полупроводника. Эти переходы образуют в полупроводнике три области с различными типами электропроводности. Одна крайняя область называется эмиттером (Э), другая — коллектором (К), средняя — базой (Б). К каждой области припаивают металлические выводы для включения транзистора в электрическую цепь.

Электропроводность эмиттера и коллектора противоположна электропроводности базы.

В зависимости от порядка чередования р- и n-областей различают транзисторы со структурой р-n-р (рис. 1, а) и n-р-n (рис. 1, б) (иногда их еще называют прямой и обратный).

Условные графические обозначения транзисторов p-n-р и n-p-n отличаются лишь направлением стрелки у электрода, обозначающего эмиттер. Принцип работы транзисторов p-n-р и n-p-n одинаков.

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления

Электронно-дырочный переход, образованный эмиттером и базой, называется эмиттерным, а коллектором и базой — коллекторным. Расстояние между переходами очень мало; у высокочастотных транзисторов оно менее 10 микрометров, а у низкочастотных не превышает 50 мкм (1 мкм=0,001 мм).

Для того, чтобы вычислить коллекторный ток, нужно умножить ток базы на коэффициент усиления:

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления

Транзистор откроется и лампочка загориться. Причем яркость свечения лампочки будет зависить от сопротивления резистора и коэффициента усиления транзистора.

Напряжение, прилагаемое к базе и необходимое для открытия транзистора, называют напряжением смещения. Если вместо постоянного резистора поставить переменный резистор, то получим возможность регулировать яркость свечения лампочки.

Таким же образом можно усиливать и сигналы: подавая на базу транзистора определенный сигнал (к примеру звук), в коллекторной цепи получим тот же сигнал, но уже усиленный в h21Э раз.

Если базовое смещение транзистора застабилизировать при помощи стабилитрона (рис. 3), то мы получим простейший стабилизатор напряжения, т.у. схему, которая будет поддерживать постоянное напряжение на выходе, даже если входное напряжение будет изменяться.

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления

Для получения повышенной мощности используются схемы последовательного включения наскольких транзисторов, так называемые схемы Дарлингтона (или составные транзисторы)

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления

Система обозначений биполярных транзисторов

Третьим элементом может быть буква, определяющая классификацию по параметрам транзисторам, изготовленной по одной технологии. Например:

П416Б — транзистор германиевый, высокочастотный, малой мощности, разновидности Б;

МП39Б — германиевый транзистор, имеющий холодносварочный корпус, низкочастотный, малой мощности, разновидности Б.

В новой системе обозначений используется шифр, который состоит из 5 элементов:

1-й элемент системы обозначает исходный материал, на основе которого изготовлен транзистор:

2-й элемент — буква Т (биполярный транзистор) или П (полевой транзистор).

3-й элемент — цифра, указывающая на функциональные возможности транзистора по допустимой рассеиваемой мощности и граничной частоте.

Транзисторы малой мощности, Рmах 1,5 Вт:

7 — большой мощности низкочастотный;
8 — большой мощности среднечастотный;
9 — большой мощности высокочастотный и сверхвысокочастотный (fгр>300 Гц).

4-й элемент — цифры от 01 до 99, указывающие порядковый номер разработки.

5-й элемент — буквы от А до Я, обозначающая деление технологического типа приборов на группы.

КТ540Б — кремниевый транзистор средней мощности среднечастотный, номер разработки 40, группа Б.

КТ315А — кремниевый биполярный транзистор, маломощный, высокочастотный,подкласс А.

С 1978 года были введены изменения, первые два символа обозначающие материал и подкласс транзистора остались прежними.

Для биполярных транзисторов:

Пример:

КТ2115А-2 кремниевый биполярный транзистор для устройств широкого применения, маломощный, высокочастотный, бескорпусный с гибкими выводами на кристаллодержателе.

В импортной (японской )маркировке первые три символа обозначают структуру:

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления

Основные параметры биполярных транзисторов

Режимы работы биполярного транзистора

В зависимости от способа подключения р-n-переходов транзистора к внешним источникам питания он может работать в режиме отсечки, насыщения или активном режиме.

Режим отсечки

Режим отсечки транзистора получается тогда, когда эмиттерный и коллекторный p-n-переходы подключены к внешним источникам в обратном направлении (рис. 5). В этом случае через оба p-n-перехода протекают очень малые обратные токи эмиттера ( Iэбо ) и коллектора ( Iкбо ). В этом случае говорят, что транзистор полностью закрыт или просто закрыт.

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления

Ток базы равен сумме этих токов и в зависимости от типа транзистора находится в пределах от единиц микроампер — мкА (у кремниевых транзисторов) до единиц миллиампер — мА (у германиевых транзисторов).

Режим насыщения

Если эмиттерный и коллекторный р-n-переходы подключить к внешним источникам в прямом направлении, транзистор будет находиться в режиме насыщения (рис. 6 ). Через эмиттер и коллектор транзистора потекут токи насыщения эмиттера ( Iэ.нас ) и коллектора ( Iк.нас ). Величина этих токов в много раз больше токов в режиме отсечки.

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления

Есть такое понятие, как коэффициент насыщения. Он определяется как отношение реального тока базы (того, который у вас есть в данный момент) к току базы в пограничном состоянии между активным режимом и насыщением.

Режимы отсечки и насыщения используются при работе транзисторов в импульсных схемах и в режиме переключения.

Активный режим

При работе транзистора в активном режиме (нормальном активном режиме) эмиттерный переход включается в прямом, а коллекторный — в обратном направлениях (рис. 7).

В активном режиме ток базы в десятки и сотни раз меньше тока коллектора и тока эмиттера.

Для токов коллектора и эмиттера выполняется соотношение:

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления

Величина h21Б называется статическим коэффициентом передачи тока эмиттера. Для современных транзисторов h21Б=0,90. 0,998. Активный режим используется при построении транзисторных усилителей.

Инверсный активный режим

Барьерный режим

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления

Управление биполярным транзистором

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления

Величина тока базы и максимально возможного тока через коллектор (при таком токе базы) связаны постоянным коэффициентом β (коэффициент передачи тока базы):

Кроме параметра β используется ещё один коэффициент: коэффициент передачи эмиттерного тока (α). Он равен отношению тока коллектора к току эмиттера:

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления

На рисунке 9 изображены простейшие схемы. Они эквивалентны, но построены с участием транзисторов разных проводимостей.

Рассмотренный режим работы транзистора как раз является активным. Коэффициент β может измеряться десятками и даже сотнями. То есть для того, чтобы сильно менять ток, протекающий из эмиттера в коллектор, достаточно лишь немного изменять ток, протекающий из эмиттера в базу.

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления

Статические характеристики биполярного транзистора

Эти характеристики показывают графическую зависимость между токами и напряжениями транзистора и могут применяться для определения некоторых его параметров, необходимых для расчета транзисторных схем. Наибольшее применение получили статические входные и выходные характеристики.

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления

Входные статические характеристики представляют собой вольтамперные характеристики эмиттерного электронно-дырочного перехода (ЭДП). Если транзистор включен по схеме с общей базой, то это будет зависимость тока эмиттера Iэ от напряжения на эмиттерном переходе Uэб (рис. 10, а). При отсутствии коллекторного напряжения ( Uкб = 0) входная характеристика представляет собой прямую ветвь вольтамперной характеристики эмиттерного ЭДП, подобную ВАХ диода. Если на коллектор подать некоторое напряжение, смещающее его в обратном направлении, то коллекторный ЭДП расширится и толщина базы вследствие этого уменьшится. В результате уменьшится и сопротивление базы эмиттерному току, что приведет к увеличению эмиттерного тока, то есть характеристика пройдет выше.

Выходные статические характеристики биполярного транзистора — это вольтамперные характеристики коллекторного электронно-дырочного перехода, смещенного в обратном направлении. Их вид также зависит от способа включения транзистора и очень сильно от состояния, а точнее — режима работы, в котором находится эмиттерный ЭДП.

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления

Сказанное справедливо и при включении биполярного транзистора по схеме с общим эмиттером (ОЭ). Разница состоит лишь в том, что в этом случае выходные характеристики снимают не при постоянных значениях тока эмиттера, а при постоянных значениях тока базы Iб (рис. 11, б), и идут они более круто, чем выходные характеристики в схеме с ОБ.
При чрезмерном увеличении коллекторного напряжения происходит пробой коллекторного ЭДП, сопровождающийся резким увеличением коллекторного тока, разогревом транзистора и выходом его из строя. Для большинства транзисторов напряжение пробоя коллекторного перехода лежит в пределах от 20 до 30 В. Это важно знать при выборе транзистора для заданного напряжения источника питания или при определении необходимого напряжения источника питания для имеющихся транзисторов.

Увеличение температуры вызывает возрастание токов транзистора и смещение его характеристик. Особенно сильно влияет температура на выходные характеристики в схеме ОЭ (рис. 12).

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления

Все описанное выше касалось работы транзистора при постоянных напряжениях и токах его электродов. При работе транзисторов в усилительных схемах важную роль играют переменные сигналы с малыми амплитудами. Свойства транзистора в этом случае определяются так называемыми малосигнальными параметрами.

На практике наибольшее применение получили малосигнальные h-параметры (читается: аш-параметры). Их называют также гибридными, или смешанными, из-за того, что одни из них имеют размерность проводимости, другие сопротивления, а третьи вообще безразмерные.

Всего h-параметров четыре: h11 (аш-один-один), h12 (аш-один-два), h21 (аш-два-один) и h22 (аш-два-два) и определяются они следующими выражениями:

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления— коэффициент обратной связи по напряжению, безразмерная величина;

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления— коэффициент прямой передачи по току, безразмерная величина;

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления— выходная проводимость, измеряется в сименсах (См ).

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления

Значения h-параметров зависят от режима работы транзистора, т. е. от напряжений и токов его электродов. Режим работы транзистора определяется на характеристиках положением рабочей точки, которую будем обозначать в дальнейшем буквой А. Если указано положение рабочей точки А на семействе статических входных характеристик транзистора, включенного по схеме ОЭ (рис. 14, а), параметры h11э и h12э определяются следующим образом:

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления

Параметры h21э и h22э определяются в рабочей точке А по выходным характеристикам (рис. 14, б) в соответствии с формулами:

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления

Аналогично рассчитываются h-параметры для схемы ОБ.

При расчете параметров h12 и h21 надо токи и напряжения подставлять в формулы в основных единицах измерения.

Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть фото Что такое область отсечки область активного усиления. Смотреть картинку Что такое область отсечки область активного усиления. Картинка про Что такое область отсечки область активного усиления. Фото Что такое область отсечки область активного усиления

Частотные свойства биполярного транзистора

При работе транзистора на частотах, превышающих fh21э его усилительные свойства уменьшаются вплоть fгр . На частотах, превышающих fгр, транзистор вообще не усиливает. Поэтому величины fh21э или fгр позволяют судить о возможности работы транзистора в заданном диапазоне частот. По значению граничной частоты все транзисторы подразделяются на низкочастотные ( fгр fгр fгр >30 МГц). Транзисторы, у которых fгр > 300 МГц, называют сверхвысокочастотными.

Например, для транзистора типа ГТ320Б значение | h21э |=6 на частоте f =20 МГц. Следовательно, граничная частота этого транзистора fгр = 20 · 6 = 120 МГц.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *