3.6. Основні параметри

Для аналізу і розрахунку ланцюгів з біполярними транзисторами використовують так звані h – параметри транзистора, включеного по схемі ЗЕ.

Електричний стан транзистора, включеного по схемі ЗЕ, характеризується величинами I_Б, U_БЭ, I_К, U_КЭ.

У систему h -параметрів входять наступні величини:

1. Вхідний опір

при . (3.4)

є опіром транзистора змінного вхідного струму при якому є замикання на виході, тобто за відсутності вихідної змінної напруги.

2. Коефіцієнт зворотного зв'язку по напрузі

при . (3.5)

показує, яка частка вхідної змінної напруги передається на вхід транзистора унаслідок зворотнього зв'язку в нім.

3. Коефіцієнт підсилення по струму (коефіцієнт передачі струму):

при . (3.6)

показує посилення змінного струму транзистором в режимі роботи без навантаження.

4. Вихідна провідність:

h₂₂ = I₂/U₂ при I₁ = const. (3.7)

є провідністю для змінного струму між вихідними затисками транзистора.

Вихідний опір Rвих = 1/h₂₂.

Для схеми із загальним емітером справедливі наступні рівняння:

(3.8)

де

Для запобігання перегріву колекторного переходу необхідно, щоб потужність, що виділяється на ньому при проходженні колекторного струму, не перевищувала деякої максимальної величини:

(3.9)

Крім того, існують обмеження по колекторній напрузі:

і колекторному струму:

3.7. Режими роботи біполярних транзисторів

Транзистор може працювати в чотирьох режимах залежно від напруги на його переходах. При роботі в активному режимі на емітерному переході напруга пряма, а на колекторному – зворотне.

Режим відсічення, або замикання, досягається подачею зворотної напруги на обидва переходи (обидва р-n- переходу закриті).

Якщо ж на обох переходах напруга пряма (обидва р-n- переходу відкриті), то транзистор працює в режимі насичення.

У режимі відсічення і режимі насичення управління транзистором майже відсутнє. У активному режимі таке управління здійснюється найефективніше, причому транзистор може виконувати функції активного елементу електричної схеми (посилення, генерування і тому подібне).

3.8. Область застосування

Біполярні транзистори є напівпровідниковими приладами універсального призначення і широко застосовуються в різних підсилювачах, генераторах, в імпульсних і ключових пристроях.

3.9. Простий підсилювальний каскад на біполярному транзисторі

Найбільше застосування знаходить схема включення транзистора по схемі із загальним емітером (рис. 3.7)

Основними елементами схеми є джерело живлення Ек, керований елемент – транзистор VT і резистор Rк. Ці елементи утворюють головний (вихідний) ланцюг підсилювального каскаду, в якому за рахунок протікання керованого струму створюється посилена змінна напруга на виході схеми.

Решта елементів виконує допоміжну роль. Конденсатор Ср є розділовим. За відсутності цього конденсатора в ланцюзі джерела вхідного сигналу створювався б постійний струм від джерела живлення Ек.

Рис.3.7. Схема простого підсилювального каскаду на біполярному транзисторі за схемою із загальним емітером

Резистор R_Б, включений в ланцюг бази, забезпечує роботу транзистора в режимі спокою, тобто у відсутність вхідного сигналу. Режим спокою забезпечується струмом бази спокою I_Б  Ек/r_б.

За допомогою резистора Rк створюється вихідна напруга, тобто Rк виконує функцію створення напруги, що змінюється, у вихідному ланцюзі за рахунок протікання в ній струму, керованого по ланцюгу бази.

Для колекторного ланцюга підсилювального каскаду можна записати наступне рівняння електричного стану:

Еk = Ukэ + IkRk, (3.10)

тобто сума падіння напруги на резисторі Rк і напруга колектор-емітер Uке транзистора завжди дорівнює постійній величині – ЕРС джерела живлення Ек.

Процес посилення ґрунтується на перетворенні енергії джерела постійної напруги Ек в енергію змінної напруги у вихідному ланцюзі за рахунок зміни опору керованого елементу (транзистора) згідно із законом, що задається вхідним сигналом.

При подачі на вхід підсилювального каскаду змінної напруги Uвх в базовому ланцюзі транзистора створюється змінна складова струму I_Б, а значить струм бази змінюватиметься. Зміна струму бази приводить до зміни значення струму колектора (I_К = I_Б), а значить, до зміни значень напруги на опорі Rк і Uкэ. Підсилювальні здібності обумовлені тим, що зміна значень струму колектора в  раз більша, ніж струму бази.