3.3. Статические характеристики транзисторов
Транзистор включается в трех схемах: с общей базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ) и с общим коллектором (ОК) (рис. 3.4). Выбор только трех из всех возможных вариантов схем включения обусловлен тем, что для получения усиления база должна быть одним из входных выводов, а коллектор одним из выходных, так как усиление в транзисторе получается за счет модуляции сопротивления коллекторного р—n-перехода.
Рис. 3.4. Схемы включения транзистора
Рассмотрим коэффициенты передачи по току в этих схемах. В схеме с ОБ, как определено в § 3.1, h21Б = 
. В схеме с ОЭ Iб=Iэ—Iк и коэффициент передачи тока
h21Э= Iк /Iб= Iк / Iэ—Iк = h21Б/( 1 – h21Б). (3.7)
Коэффициент передачи тока в схеме с ОК
h21K = Iэ/Iб = Iэ/(Iэ -Iк)= 1/(1 -h21Б). (3.8)
Основные особенности этих схем отмечены в табл. 3.1. Наибольший коэффициент усиления по мощности имеет схема с ОЭ, что и обусловливает ее большее применение по сравнению с другими. Схема с ОК имеет наибольшее входное сопротивление и используется для согласования каскадов в радиотехнических схемах.
Таблица 3.1
|
Параметр |
ОБ |
ОЭ |
ОК |
|
Коэффициент передачи тока |
<1 |
10...100 |
10...100 |
|
Коэффициент передачи напряжения |
10...1000 |
10...1000 |
<1 |
|
Коэффициент усиления по мощности |
100...1000 |
103...104 |
10...100 |
|
Входное сопротивление, Ом |
10...100 |
>100 |
>104 |
|
Выходное сопротивление, кОм |
>100 |
>10 |
10...100 |
Рассмотрим статические характеристики транзисторов в двух наиболее распространенных схемах включения с ОБ и ОЭ. Входная характеристика p—n—р-транзистора в схеме с ОБ показана на рис. 3.5,а. При Vк=0 она подобна вольт-амперной характеристике p-n- перехода при прямом смещении. С ростом напряжения на коллекторе напряжение на эмиттере уменьшается (при Iэ=const) вследствие уменьшения ширины базы и уменьшения концентрации носителей на границе эмиттер — база. Выходная характеристика при Iэ=0 подобна вольт-амперной характеристике p—n-перехода при обратном смещении (рис. 3.5,б). При Iэ>0 инжектированные носители доходят до коллектора и создают ток через него, несмотря на то, что VK=0. Для того чтобы Iк=0, необходимо на коллектор подать прямое смещение. В этом случае происходит инжекция дырок из коллектора в базу, образуется встречный градиент концентрации дырок в базе и при некотором прямом VK суммарный ток через коллекторный переход равен нулю. В отличие от выходной характеристики при Iэ=0, ток коллектора при Iэ> 0 растет при увеличении VK в обратном направлении. Причиной этого является уменьшение ширины базы с ростом VK, а, следовательно, увеличение h21Б за счет уменьшения рекомбинационных потерь в базе.
Входная характеристика в схеме с ОЭ при VK=0 также подобна вольт-амперной характеристике p-n-перехода при прямом смещении (рис. 3.6,а). С ростом VK ток базы (при Vб=const) уменьшается вследствие того, что h21Б растет и большая часть дырок доходит до коллектора. Поэтому ток электронов, входящих в базу для рекомбинации с инжектированными дырками, уменьшается. Выходной ток Iк растет с увеличением VK по той же причине, что и в схеме с ОБ. Однако этот рост значительно сильнее, так как при малом изменении h21Б относительное изменение h21Э больше.
Рис. 3.5. Входная (а) и выходная (б) характеристики транзистора в схеме с ОБ Iэ3>Iэ2>Iэ1 = 0
Рис. 3.6. Входная (а) и выходная (б) характеристики транзистора в схеме с ОЭ
Рис. 3.7. Схемы усилителей на транзисторе с ОБ и ОЭ