Схемы включения транзисторов

1. Схема включения транзисторов с общей базой (ОБ) (рис. 3.5 а):

выходная характеристика отражает зависимость тока коллектора от напряжения на коллекторе относительно базы при фиксированном токе эмиттера (рис. 3.5 б)

;

входная характеристика (рис. 3.5 в)

.

а) б) в)

Рисунок 3.5. Включение транзистора с общей базой.

Схема включения с ОБ обеспечивает усиление сигнала по напряжению.

2. Схема включения транзисторов с общим эмиттером (ОЭ)

Основной особенностью схемы с общим эмиттером является то, что входным током в ней является не ток эмиттера, а малый по величине ток базы I_Б . Поэтому входное сопротивление каскада с общим эмиттером значительно выше, чем входное сопротивление каскада с общей базой, и составляет сотни Ом. Выходное сопротивление в схеме с общим эмиттером также достаточно велико (порядка десятка кОм).

выходная характеристика (рис. 3.6 б)

;

входная характеристика (рис. 3.6 в)

а) б) в)

Рисунок 3.6. Включение транзистора с общим эмиттером.

Схема включения с ОЭ обеспечивает усиление сигнала, как по напряжению, так и по току.

Статические ВАХ сняты при отсутствии сопротивления нагрузки в выходной цепи .

В практических случаях выходная цепь содержит сопротивление нагрузки. В этом случае говорят о динамическом режиме работы транзистора. В динамическом режиме изменения коллекторного тока при Ек=const и Rk=const зависят не только от изменения базового тока, но и от изменений напряжения на коллекторе

которое, в свою очередь, определяется изменениями как базового, так и коллекторного токов. Такой режим работы называется динамическим, а характеристики, определяющие связь между токами и напряжениями транзистора при наличии сопротивления нагрузки – динамическими. Динамические характеристики строятся на семействах статических ВАХ при заданных значениях Ек и Rк.

Для построения динамической выходной характеристики схемы с ОЭ использовано уравнение динамического режима, которое представляет собой уравнение прямой. Это очевидно, если ее представить в виде

Ik = Ek / Rk – Uкэ / Rk ;

Ek = Uкэ ; Ik = 0 – точка А ;

Uкэ = 0 ; Ik = Ek / Rk – точка B ;

 = arctg Rk .

Точка пересечения динамической характеристики (нагрузочной прямой) с одной из статических ВАХ называется рабочей точкой транзистора (р). Изменяя Iб, можно перемещать рабочую точку по нагрузочной прямой.

Существует три основных режима работы транзистора :

• Активный (усилительный) ;

• Насыщения ;

• Отсечки .

Область отсечки ограничена сверху ВАХ , соответствующей Iб = - Iко (оба p-n перехода транзистора закрыты). Область насыщения ограничена справа прямой линией, из которой выходят статические ВАХ (оба p-n перехода триода открыты). Активная область лежит между областями отсечки и насыщения .

3. Схема включения транзисторов с общим коллектором (ОК)

Входное сопротивление схемы с общим коллектором очень велико (порядка десятков и сотен кОм), а выходное сопротивление, наоборот, мало и составляет лишь десятки или сотни Ом. Поэтому каскад с общим коллектором имеет коэффициент усиления по напряжению меньше единицы, а усиление по мощности несколько меньше коэффициента усиления по току. Данная схема служит, в основном, для согласования сопротивлений между отдельными каскадами усилителя или между выходом усилителя и низкоомной нагрузкой.

В схемах с общим коллектором входным током, как и в схемах с общим эмиттером, является ток базы, а выходным током – ток эмиттера. Поэтому коэффициент усиления по току для этой схемы может быть найден по формуле

.

ВАХ этой схемы близки к ВАХ схемы с ОЭ.

4. Схема включения Дарлингтона:

Применяют в системах, работающих с большими токами или для усилителей, где необходимо обеспечить большое входное сопротивление.

Д ля этой схемы

.

Здесь - параметр, отражающий приращение одной физической величины к приращению другой физической величины без учета процессов, происходящих в устройстве.

Лекция 4. Силовые полупроводниковые приборы (СПП)

К СПП относятся управляемые приборы, используемые в различных силовых устройствах: электроприводе, источниках питания, мощных преобразовательных установках. Для снижения потерь приборы должны работать в ключевом режиме, для чего следует добиваться:

• малых потерь при коммутации (включение, выключение);

• больших скоростей переключения из одного состояния в другое;

• малого потребления мощности по цепям управления;

• большого коммутируемого тока и высокого рабочего напряжения.

Динистор.

Д инистор представляет собой двухэлектродный прибор диодного типа, имеющий три p-n-перехода (см. рис.а).

Крайняя область p-проводимости называется анодом, другая n-проводимости – катодом. Схему замещения динистора можно представить в виде двух триодных структур, соединенных между собой (рис. а,в). При таком соединении коллекторный ток первого транзистора является током базы второго, а коллекторный ток второго транзистора – током базы первого.

При увеличении напряжения на динисторе какой-либо из транзисторов переходит в активный режим. Коллекторный ток этого транзистора, протекая в цепи базы второго, откроет его, который, в свою очередь, увеличивает ток базы первого. В результате коллекторные токи обоих транзисторов будут лавинообразно возрастать, пока оба транзистора не перейдут в режим насыщения.

После включения транзисторов динистор откроется и ток, проходящий через него, будет ограничиваться только сопротивлением внешней цепи. Падение напряжения на открытом динисторе меньше 2 вольт.

На вольтамперной характеристике можно выделить четыре основных участка:

1. Запертого состояния, когда ток через тиристор определяется током обратносмещенного центрального перехода.

2. Отрицательного сопротивления.

3. Открытого состояния, когда ток через тиристор определяется величиной сопротивления внешней нагрузки.

4. Обратного включения.

Для включения динистора достаточно послать импульс напряжения, обеспечивающий перевод транзистора в режим насыщения (см. рис.).

Выключить динистор можно, понизив ток в нем до значения или сменив полярность напряжения на аноде.

В представленных на рисунках схемах выключение динистора осуществляется:

а) размыканием цепи;

б) шунтированием прибора;

в) снижением включения осуществлены;

г) подачей обратного напряжения.

Основным отличием и достоинством динисторной структуры по сравнению с транзисторной является то, что динистор обладает свойством памяти. Достаточно кратковременным сигналом переключить его в проводящее состояние, как он остается в этом состоянии до тех пор, пока ток через него не станет меньше тока выключения.