2014-02-02
5525
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 U ЭБ, подключая минус к эмиттеру, а плюс – к базе. Через закрытые переходы протекают только малые обратные токи I э0 и I к0. Эти токи создаются не основными носителями зарядов, а величина токов практически не зависит от напряжений U ЭБ и U КБ.
В режиме насыщения оба перехода транзистора открыты. Для перевода транзистора в этот режим изменяют полярность напряжения U КБ, 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 U ЭБ и U КБ.
В инверсном режиме переход эмиттер-база закрыт, а переход коллектор-база открыт. Для перевода транзистора в инверсный режим одновременно изменяют полярность источников питания U ЭБ и U КБ. Поскольку конструкция современных транзисторов несимметрична (толщина области коллектора больше толщины области эмиттера), на закрытый переход эмиттер-база нельзя подавать большое напряжение. Обычно U ЭБ £ 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 I к0 отличается от основного уравнения токов транзистора (6.1) и определяются формулами:
для схемы ОЭ I к = b (I б + I к0); (6.5)
для схемы ОБ I к = a I э + I к0,
где I к0 – обратный ток перехода база-коллектор при токе I э = 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 I к0 = 10 мкА. Рассчитать токи I к, I э, I б при включении по схеме ОБ и ОЭ, если ток коллектора был одинаковый в обеих схемах, а соотношение токов I э = 55× I б. 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:
;
I к = b (I б + I к0) = 50 (I б + 10);
I к = a I э + I к0 = 0,98×55× I б + 10;
или I к = 50× I б + 500;
I к = 54× I б + 10.
Решая эту систему относительно тока базы, находим 4× I б = 490 мкА или I б = 0,122 мА. Ток эмиттера в схеме ОБ I э = 55× I б = 6,7 мА. Ток коллектора можно найти по любому уравнению Iк = b (I б + I к0) = 50 (0,122 + 10) = 6,6 мА.
При изменении тока базы на D I б = 50 мкА ток коллектора изменится на
D I к = b D I б = 50×50 = 2500 мкА = 2,5 мА;
а изменение тока эмиттера равно сумме изменений этих токов
D I э = D I к + D I б = 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?
