Лекции в ворде (Лк12)

Посмотреть архив целиком

15.2 Включение транзистора по схеме с общим эмиттером

Схема включения биполярного транзистора с общим эмиттером приведена на рис. 15.13:

Лучше с землей и двумя источниками

Рис. 15.13. Схема включения транзистора с общим эмиттером

В транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, имеет место усиление не только по напряжению, но и по току. Входными параметрами для схемы с общим эмиттером будут ток базы IБ, и напряжение на базе относительно эмиттера UБЭ, а выходными характеристиками будут ток коллектора IК и напряжение на коллекторе UКЭ. Для любых напряжений:

UКЭ=UКБ+UБЭ

(15.35)

Отличительной особенностью режима работы с ОЭ является одинаковая полярность напряжения смещения на входе (базе) и выходе (коллекторе): отрицательный потенциал в случае pnp-транзистора и положительный в случае npn-транзистора. При этом переход база-эмиттер смещается в прямом направлении, а переход база-коллектор – в обратном.

Ранее при анализе биполярного транзистора в схеме с общей базой была получена связь между током коллектора и током эмиттера в следующем виде: . В схеме с общим эмиттером для pnp-транзистора (в соответствии с первым законом Кирхгофа) (15.1): , отсюда получим:

.

(15.36)

После перегруппирования сомножителей получаем:

.

(15.37)

Коэффициент α/(1-α) называется коэффициентом усиления по току биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером. Обозначим этот коэффициент знаком β, итак:

.

(15.38)

(15.39)

Коэффициент передачи тока для транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером β показывает, во сколько раз изменяется ток коллектора IК при изменении тока базы IБ. Поскольку величина коэффициента передачи α близка к единице (α<1), то из уравнения (15.38) следует, что коэффициент усиления β будет существенно больше единицы (β>>1). При значениях коэффициента передачи α=0,98÷0,99 коэффициент усиления тока базы будет лежать в диапазоне β=50÷100.

15.2.1 Статические вольт-амперные характеристики транзистора, включенные по схеме с общим эмиттером

Рассмотрим ВАХ pnp-транзистора в режиме ОЭ (рис. 15.14, 15.15). Зависимости от разности потенциалом между базой и эмиттером UБЭ - входные ВАХ, зависимости от разности потенциалов между коллектором и эмиттером UКЭ выходные ВАХ.


Рис. 15.14. Выходные ВАХ ОЭ

Рис. 15.15. Входные ВАХ ОЭ

Входные ВАХ.

(15.36)

При UКЭ =0 =0, (т. 0 рис. 15.15). С увеличением напряжения |UБЭ| концентрация на ЭП растет (рис. 15.16), градиент концентрации инжектированных дырок ∂pn/∂x растет, диффузионный ток дырок, как и в прямо смещенном pn-переходе, растет экспоненциально (т. А рис. 15.15) и отличается от тока эмиттера только масштабом. Рекомбинационный ток базы составляет часть тока эмиттера:

Рис. 15.16. Распределение неосновных носителей в базе pnp-транзистора при UКЭ =0, UБЭ<0 (т. А)

В активном режиме (|UКЭ|>|UБЭ|>0) (рис. 15.13) поток инжектированных эмиттером дырок p (рис. 15.17,а) экстрагируется коллекторным переходом также, как и в режиме ОБ, с коэффициентом .

Часть дырок (1-α)∙p рекомбинирует в базе с электронами, поступающими из омического контакта базы (ток направлен против движения электронов, т.е. из базы). При увеличении (т. В) отрицательный заряд инжектированных электронов уменьшает потенциальный барьер эмиттерного перехода, вызывая дополнительную инжекцию дырок в базу.

а

б

UКЭ=const, UБЭ – переменное

UБЭ =const, UКЭ– переменное

Рис. 15.17 Распределение неосновных носителей в базе pnp-транзистора при включении в схеме с ОЭ

При обратных напряжениях на КП и фиксированном напряжении на ЭП |UБЭ| (рис. 15.17,б) постоянной будет концентрация дырок в базе вблизи эмиттера. Увеличение напряжения UКЭ будет сопровождаться расширением ОПЗ коллекторного перехода и уменьшением ширины базы (эффект Эрли) и, следовательно, уменьшением общего количества дырок, находящихся в базе.

При этом ∂pn/∂x в базе будут расти, что приводит к дальнейшему уменьшению их концентрации. Как отмечалось в разделе 5 при термодинамическом равновесии

,

(5.2)

При смещении равновесия процессы смещаются в ту или другую сторону. При число рекомбинаций электронов и дырок в базе в единицу времени уменьшается (возрастает коэффициент переноса ). Так как электроны для рекомбинации приходят через базовый вывод, ток базы уменьшается и входные ВАХ смещаются вниз (т. C рис. 15.15,б).