double arrow

Режимы работы транзистора

Полярность напряжений и направление токов на схемах в табл. 6.1 справедливы для нормального активного режима работы транзистора. В этом режиме переход эмиттер-база открыт, а переход коллектор-база закрыт.

Различают ещё три режима работы транзистора: режим отсечки, режим насыщения и инверсный режим.

В режиме отсечки оба перехода транзистора закрыты. Для перевода транзистора в этот режим изменяют полярность напряжения UЭБ, подключая минус к эмиттеру, а плюс – к базе. Через закрытые переходы протекают только малые обратные токи Iэ0 и Iк0. Эти токи создаются не основными носителями зарядов, а величина токов практически не зависит от напряжений UЭБ и UКБ.

В режиме насыщения оба перехода транзистора открыты. Для перевода транзистора в этот режим изменяют полярность напряжения UКБ, подключая плюс к коллектору, а минус – к базе. Напряжение на открытых переходах составляет 0,1…0,6 В. Не основные носители зарядов могут проходить через базу в обоих направлениях, а конкретное направление тока зависит от соотношения UЭБ и UКБ.

В инверсном режиме переход эмиттер-база закрыт, а переход коллектор-база открыт. Для перевода транзистора в инверсный режим одновременно изменяют полярность источников питания UЭБ и UКБ. Поскольку конструкция современных транзисторов несимметрична (толщина области коллектора больше толщины области эмиттера), на закрытый переход эмиттер-база нельзя подавать большое напряжение. Обычно UЭБ £ 5 В. В таком режиме коэффициенты передачи тока транзистора уменьшаются, поэтому инверсный режим в современной схемотехнике практически не используется.

Следует отметить, что зависимость тока коллектора от тока базы в схеме ОЭ и от тока эмиттера в схеме ОБ с учётом обратного тока закрытого коллекторного перехода Iк0 отличается от основного уравнения токов транзистора (6.1) и определяются формулами:

для схемы ОЭ Iк = b(Iб + Iк0); (6.5)

для схемы ОБ Iк = aIэ + Iк0,

где Iк0 – обратный ток перехода база-коллектор при токе Iэ = 0.

Рассмотрим пример, в котором учитывается эта зависимость.

Пример расчёта токов транзистора в нормальном активном режиме

Коэффициент передачи тока базы транзистора b = 50, обратный ток перехода коллектор-база Iк0 = 10 мкА. Рассчитать токи Iк, Iэ, Iб при включении по схеме ОБ и ОЭ, если ток коллектора был одинаковый в обеих схемах, а соотношение токов Iэ = 55×Iб. Как изменится ток эмиттера в схеме ОЭ при изменении тока базы на 50 мкА?

Решение. Воспользуемся формулами (6.4) и (6.5).

В соответствии с условиями задачи можно записать:

;

Iк = b(Iб + Iк0) = 50 (Iб + 10);

Iк = aIэ + Iк0 = 0,98×55×Iб + 10;

или Iк = 50×Iб + 500;

Iк = 54×Iб + 10.

Решая эту систему относительно тока базы, находим 4×Iб = 490 мкА или Iб = 0,122 мА. Ток эмиттера в схеме ОБ Iэ = 55×Iб = 6,7 мА. Ток коллектора можно найти по любому уравнению Iк = b(Iб + Iк0) = 50 (0,122 + 10) = 6,6 мА.

При изменении тока базы на DIб = 50 мкА ток коллектора изменится на

DIк = bDIб = 50×50 = 2500 мкА = 2,5 мА;

а изменение тока эмиттера равно сумме изменений этих токов

DIэ = DIк + DIб = 2,55 мА.

Более подробные сведения о расчётах токов транзисторов приведены в литературе [20, 22].

Контрольные вопросы

1. Чем отличаются полевые и биполярные транзисторы?

2. По каким параметрам классифицируются биполярные транзисторы?

3. Расшифруйте обозначение КТ315А, ГТ404Б.

4. Нарисуйте схемы включения ОБ и ОЭ биполярного транзистора структуры p-n-p, работающего в нормальном активном режиме. Укажите полярность питающих напряжений и направление токов.

5. Нарисуйте схемы включения ОБ и ОЭ биполярного транзистора структуры n-p-n, работающего в нормальном активном режиме. Укажите полярность питающих напряжений и направление токов. В чём отличие от аналогичных схем транзистора структуры p-n-p?

6. Охарактеризуйте состояние переходов транзистора (открыт, закрыт) в режимах отсечки, насыщения и инверсном.

7. Как влияет обратный ток закрытого коллекторного перехода на величину коэффициентов передачи тока эмиттера и тока базы транзистора? Отличаются ли значение коэффициентов А и a, В и b и почему?



Сейчас читают про: