Общий коэффициент передачи тока эмиттера в цепь коллектора - Электроника и схемотехника аналоговых устройств
Для реальных структур
Сопротивление эмиттерного перехода мало (сотни омов), а сопротивление коллекторного перехода составляет сотни килоом.
Допустим, в коллекторную цепь последовательно включено сопротивление нагрузки
,
Оно не повлияет на режим работы транзистора, но на сопротивлении можно снять большое напряжение.
Включение в цепь эмиттера источника переменного сигнала Ес вызывает изменение числа инжектируемых в базу неосновных носителей заряда и соответствующее изменение тока эмиттера и коллектора в такт с Ес. На нагрузке будет выделяться усиленное напряжение с частотой, равной частоте входного сигнала, но при этом напряжение выходного сигнала намного больше входного сигнала Ес. Таким вот образом происходит усиление сигнала.
По первому закону Кирхгофа для транзистора (рисунок 5.4) ток эмиттера равен сумме тока базы и тока коллектора
,
Где - ток эмиттера;
- ток базы. Этот ток составляет не более 1% от тока эмиттера;
- тепловой ток коллекторного перехода.
Ток коллектора равен
, где.
Отсюда.
Таким образом, в схемах с транзистором имеются две цепи: входная, в которую включается источник усиливаемых колебаний, и выходная, в которую включается нагрузочное сопротивление. Ток эмиттера здесь является управляющим током, ток коллектора - управляемым, а ток базы - их разностью.
Модуляция толщины базы w представляет собой зависимость толщины базы w от напряжения на коллекторе
.
Так как ширина эмиттерного перехода мала, изменения не влияют на ее значение. Коллекторный же переход из-за обратного смещения большой и сосредоточен в базе. При изменении изменяется ширина коллекторного перехода и, следовательно, толщина базы w тоже. Это приводит:
А) к зависимости коэффициента передачи тока от коллекторного напряжения
Например, если возрастает напряжение коллектора, уменьшается толщина базы w, увеличивается коэффициент переноса, то есть увеличивается число электронов, избежавших рекомбинации;
- Б) к барьерной емкости коллекторного перехода добавляется диффузионная емкость, так как происходит изменение заряда вблизи перехода; В) к изменению частотных свойств транзистора: если увеличивается, уменьшается толщина базы w, уменьшается время пролета электронов в базе и увеличивается граничная частота транзистора; Г) к тому, что при увеличении, если постоянно, увеличивается, так как уменьшение толщины базы ведет к увеличению градиента концентраций носителей, от которого пропорционально зависит ток эмиттера; Д) к тому, что при увеличении и постоянном при уменьшении толщины базы и неизменном градиенте концентраций носителей уменьшается.
В зависимости от того, какой из выводов транзистора является общим между источником сигнала на входе и выходной цепью транзистора, существуют три основные схемы включения транзистора в электрическую цепь: с общей базой (ОБ, рисунок 5.5,а), с общим эмиттером (ОЭ, рисунок 5.5,б), с общим коллектором (ОК, рисунок 5.5,в).
Основные параметры транзистора по схеме с общей базой:
А) коэффициент усиления по току
Ток не усиливается, IВЫХ < I вх, что является недостатком схемы;.
Б) коэффициент усиления по напряжению
Так как всегда можно подобрать
, то >>1,
Усиление по напряжению в сотни раз;
- В) коэффициент усиления по мощности - десятки - сотни; Г) входное сопротивление
Десятки и сотни омов, малое входное сопротивление является недостатком схемы, так как оно закорачивает источник сигнала, т. е. требуется большой входной ток;
Д) выходное сопротивление
От сотен килоом до единиц мегом;
Е) фазовый сдвиг выходного напряжения равен нулю.
Основными вольт-амперными характеристиками транзистора являются входная и выходная характеристики. ВАХ снимают в режиме по постоянному току и представляют собой зависимости постоянных токов и напряжений. Характеристики обычно снимаются при нескольких постоянных значениях IЭ и UКБ. При этом получается семейство статических характеристик:
А) входной характеристикой для схемы с общей базой является зависимость входного тока IЭ от входного напряжения UЭБ при фиксированном выходном напряжении UКБ IЭ = f(UЭБ) при UКБ=const (рисунок 5.6).
Эта характеристика при Uкб=0 подобна вольт-амперной характеристике полупроводникового диода, смещенного в прямом направлении. При подаче положительного коллекторного напряжения Uкб>0 характеристика смещается влево. Это свидетельствует о наличии в транзисторе внутренней обратной связи, возникающей по ряду причин. Например, увеличение коллекторного напряжения вызывает уменьшение толщины базы, из-за чего увеличивается градиент концентрации основных носителей, что вызывает увеличение тока эмиттера и веерообразное смещение входных характеристик влево. При увеличении Iэ характеристика спрямляется;
Б) выходными характеристиками транзистора по схеме с ОБ являются зависимости выходного тока коллектора Iк от выходного напряжения Uкб при постоянном входном токе Iэ
Iк =f(U кб)|Iэ =const.
При Iэ =0 характеристика совпадает с обратной ветвью диода, течет тепловой ток коллекторного перехода Iк0. Как видно из рисунка 5.7, при Uкб=0 и Iэ > 0 ток коллектора Iк ? 0, т. к. основные носители области эмиттера, инжектированные в базу, дрейфуют через коллекторный p-n-переход в область коллектора. Ток коллектора Iк (ток неосновных носителей) обращается в ноль только при некотором напряжении обратной полярности (при прямом смещении коллекторного перехода), когда дрейфовый поток электронов из базы в коллектор компенсируется диффузионным потоком электронов из коллектора в базу (режим двойной инжекции).
Незначительный наклон выходных характеристик указывает на высокое омическое сопротивление коллекторного перехода в закрытом состоянии, достигающий десятков и даже сотен кОм;
В) характеристика прямой передачи тока представляет собой зависимость выходного тока коллектора Iк от входного тока эмиттера IЭ при постоянном значении выходного напряжения
Uкб IК = f(Iэ)|Uкб
Так как б < 1, то угол отклонения характеристики от оси абсцисс меньше. При Uкб > 0 характеристика отклоняется к биссектрисе угла, т. к. в результате модуляции базы ток коллектора Iк при постоянном токе эмиттера Iэ увеличивается из-за уменьшения толщины базы.
Недостатки схемы включения с ОБ:
- А) нет усиления по току (б < 1); б) мало входное сопротивление rвх; в) большая разница между входным и выходным сопротивлениями, вследствие чего невозможно построение многокаскадной схемы с об.
Достоинства:
- А) высокий коэффициент усиления по напряжению и по мощности; Б) более высокие рабочие частоты, меньше частотные искажения; В) меньше температурная нестабильность; Г) высокая линейность характеристик.
Схема с ОБ применяется в стабилизаторах тока и в схемах с более высокой рабочей частотой.
Наиболее часто на практике применяют схему включения транзистора с общим эмиттером ОЭ. При таком включении входным электродом является база, эмиттер заземляется (общий электрод), а выходным электродом по-прежнему является коллектор (рисунок 5.5,б).
В схеме с общим эмиттером:
А) коэффициент усиления по току
|Uкэ=const
Равен нескольким десяткам и единицам сотен, Параметр в связан с коэффициентом передачи тока эмиттера соотношением
;
;
Б) коэффициент усиления по напряжению
,
Так как Rн>>Rвх, в>>1, то Ku>>1 (сотни);
- В) коэффициент усиления по мощности - десятки тысяч; Г) входное сопротивление - сотни омов и единицы килоом. Входное сопротивление схемы с общим эмиттером больше входного сопротивления схемы с общей базой; Д) выходное сопротивление
Десятки килом.
Таким образом, R вых оэ < R вых об, R вх оэ > R вх об;
Е) фазовый сдвиг выходного напряжения ц =р.
Похожие статьи
-
Входная и выходная характеристики транзистора с ОЭ несколько отличаются от характеристик транзистора с ОБ. Входной характеристикой транзистора,...
-
1. Физическая Т-образная эквивалентная схема На рисунке 5.12 приведена физическая Т-образная эквивалентная схема транзистора с общей базой, где:?...
-
Ключевой режим работы транзистора - Электроника и схемотехника аналоговых устройств
1. Транзисторный ключ с общим эмиттером Наибольшее распространение в цифровой и импульсной технике имеет ключ с общим эмиттером. В схеме - коллекторная...
-
Полевые транзисторы - Электроника и схемотехника аналоговых устройств
Полевой транзистор - это полупроводниковый прибор, работа которого основана на модуляции сопротивления полупроводника поперечным электрическим полем...
-
Схемы ТТЛ _ транзисторно-транзисторной логики - Электроника и схемотехника аналоговых устройств
Разновидности схем ТТЛ Также широко используются на практике разновидности схем ТТЛ: А) схема ТТЛ с тремя состояниями выхода Схемы базовых ТТЛ нельзя...
-
Переключательные полупроводниковые приборы - Электроника и схемотехника аналоговых устройств
К переключательным полупроводниковым приборам относятся тиристоры, однопереходные и лавинные транзисторы. Тиристоры - это многослойные переключающие...
-
Элементы промышленной электроники - Общая электротехника и электроника
Выпрямители . Выпрямитель - это устройство, предназначенное для преобразования переменною напряжения в постоянное. В зависимости oт числа фаз питающего...
-
Полупроводниковый резистор - это полупроводниковый прибор с двумя выводами, построенный на полупроводнике, равномерно легированном примесями. В...
-
Определим граничную частоту усиления ФПУ. Коэффициент усиления К цепи, как функцию передачи информации линейной цепи, представить в операторной форме...
-
Расчет выходного усилителя Расчет К-цепи по постоянному току включает выбор режимов транзисторов и расчет сопротивлений резисторов, обеспечивающих...
-
Схемы ЭСЛ _ эмиттерно-связанной логики - Электроника и схемотехника аналоговых устройств
Цифровые микросхемы эмиттерно-связанной логики имеют более высокое быстродействие, чем схемы ТТЛ (даже ценой большей рассеиваемой мощности), достигшее в...
-
Биполярные транзисторы - Электроника и схемотехника аналоговых устройств
Транзисторами называются полупроводниковые приборы, способные усиливать электрическую мощность, имеющие три или более выводов, один или более p-n...
-
Выходной каскад для согласования с внешней нагрузкой выполнен по схеме эмиттерного повторителя. При этом RН=50 Ом и ток покоя выбирается достаточно...
-
Схема ДТЛ - диодно-транзисторной логики - Электроника и схемотехника аналоговых устройств
Основная схема ДТЛ приведена на рисунке 2.16,а. Здесь диоды VD1, VD2, VD3 и резистор R1 представляют собой конъюнктор (И), элементы VT, R2, R3 _ инвертор...
-
При работе усилителя коэффициент усиления не остается постоянным, а изменяется вследствие следующих дестабилизирующих факторов: - присутствие в схемах...
-
Исходные данные для расчета: 1. напряжение на выходе каскада = 2,5 В; 2. сопротивление нагрузки = 250 Ом; 3. нижняя граничная частота =120 Гц; 4....
-
Оптоэлектронные полупроводниковые приборы - Электроника и схемотехника аналоговых устройств
Оптоэлектроника - область электроники, занимающаяся вопросами преобразования оптических сигналов в электрические и наоборот. Новое направление в...
-
Основные параметры логических интегральных микросхем Входное U1вх и выходное U1вых напряжения логической единицы - значение высокого уровня напряжения на...
-
Для целенаправленного изменения свойств полупроводники легируют, т. е. вводят в небольшом количестве атомы примесей, позволяющие управлять типом...
-
"Физические явления при контакте твердых тел" - Электроника и схемотехника аналоговых устройств
При образовании кристаллической решетки металла внешние валентные электроны оказываются настолько слабо связанными со своими ядрами, что под воздействием...
-
Радиотехнические устройства на основе операционного усилителя. - Оcновы радиоэлектроники
Идеальный операционный усилитель При расчете схем с ОУ широко пользуются понятием об идеальном операционном усилителе, у которого: 1. Коэффициент...
-
"Введение, этапы развития электроники" - Электроника и схемотехника аналоговых устройств
Электроника-область науки, техники и производства, охватывающая изучение физических основ, исследование, разработку и принципы использования приборов,...
-
Нанесение защитной пленки диэлектрика (Si02) - Электроника и схемотехника аналоговых устройств
После формирования кремниевой подложки наступает этап создания сложнейшей полупроводниковой структуры. Для этого в кремний нужно внедрить так называемые...
-
Полупроводниковые твердые схемы - Электроника и схемотехника аналоговых устройств
Твердые схемы представляют собой устройства, состоящие из кристаллов полупроводника, выполняющих функции активных и пассивных элементов схемы без внешних...
-
Перспективы развития электроники - Электроника и схемотехника аналоговых устройств
Современные состояние развития электроники заключается в переход от микротехнологии к нанотехнологии. Прогресс в развитии науки и технологии,...
-
Основные схемы включения операционных усилителей - Разработка дифференциального усилителя
Рассмотрим некоторые виды ОУ наиболее часто встречающиеся в линейных схемах. Линейность схемы определяется зависимостью входного и выходного сигнала т....
-
ПУ усиливает электрический сигнал, обеспечивая наибольшее отношение сигнал/шум. Основные требования, предъявляемые к ПУ - минимальные шумы, максимальный...
-
При помощи программы моделирования электрических цепей Fastmean). Программы моделирования электрических цепей (такие как OrCAD PSPICE, Micro-Cap,...
-
Составные части операционного усилителя - Оcновы радиоэлектроники
Усилитель постоянного тока (УПТ). УПТ отличается от усилителей переменного тока отсутствием каких-либо емкостей. Рис. 2. Простейший усилитель постоянного...
-
На прошлой лекции мы рассмотрели работу одного р-п перехода (диода). Однако известно, что гораздо большее применение имеют полупроводниковые приборы с...
-
Компенсационный стабилизатор напряжения - Оcновы радиоэлектроники
Компенсационный стабилизатор напряжения (КСН) также представляет собой делитель напряжения, образованный переменным сопротивлением регулирующего элемента...
-
10. Коэффициент частотных искажений (МН) распределяется равномерно между всеми искомыми элементами схемы, определяется коэффициент частотных искажений...
-
ФПУ является составной частью линейного тракта и служит связующим звеном между ВОК и приемником. Фотодиоды изготавливаются из разных материалов. Рабочие...
-
Выбор и обоснование принципиальной схемы предварительного усилителя ФПУ В соответствии со структурной схемой приведенной ранее, ФПУ конструктивно делится...
-
Для реализации ПУ выберем транзистор КТ503А, который является кремниевым, эпитаксиально-планарным п-р-п универсальным низкочастотным маломощным....
-
Целью данного курсового проекта является разработка интегрирующего усилителя с выходным каскадом на транзисторах и проведение графоаналитического расчета...
-
Типы усилительных каскадов, Одиночный каскад - Дифференциальные усилительные каскады
Одиночный каскад Будем рассматривать каскады, используемые в интегральных микросхемах (бескорпусные транзисторы). Рассмотрим одиночные каскады, имеющие...
-
Микроэлектроника - Электроника и схемотехника аналоговых устройств
Интеграмльная (микро)схемма (ИС, ИМС, м/сх, англ. integrated circuit, IC, microcircuit), чип, микрочимп (англ. microchip, silicon chip, chip -- тонкая...
-
ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ПАРАМЕТРОВ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ - Цифровые устройства и микропроцессоры
Ниже приведены некоторые параметры в отечественном по ГОСТ 19480-89 и международном обозначении. Tзд. р.1,0 / tPHL - время задержки распространения при...
-
Аналоговый коммутатор служит для переключения непрерывно изменяющихся электрических сигналов. Если коммутатор находится в состоянии "включено", его...
Общий коэффициент передачи тока эмиттера в цепь коллектора - Электроника и схемотехника аналоговых устройств