10. Три схемы включения транзистора: об, оэ, ок. Сравнительный анализ.

а б в

Рис. 5.4

Схема с обшей базой (ОБ) приведена на рис.5.4,а. Входным током в этой схеме является ток эмиттера I_Э, выходным - ток кол­лектора I_K. Нетрудно заметить, что принцип действия транзистора был рассмотрен на примере схемы ОБ. Поэтому для ОБ целиком спра­ведливы все полученные ранее соотношения. С учетом теплового тока и основных соотношений (5.1) и (5.2) в активном (усили­тельном) режиме связь выходного тока с входным может быть пред­ставлена в следующем виде:

(5.6)

Выходной ток меньше входного, т. е. схема ОБ не может усиливать ток. Но возможно многократное усиление напряжения, только реализуется возможность в более сложных схемах – усилительных каскадах, которые будут рассмотрены далее. Схема ОБ используется редко.

Схема с общим эмиттером (ОЭ) приведена на рис.5.4,б. Вход­ным является ток базы, выходным - ток коллектора.

Отношение то­ка коллектора к току базы называют коэффициентом усиления тока базы.

Из основных соотношений (5.1) и (5.2) токи ,

Тогда коэффициент усиления тока базы  может быть выражен че­рез основной коэффициент передача тока :

Таким образом, в схеме ОЭ происходит мно­гократное усиление тока ( » 1), в отличие от схемы ОБ, в ко­торой выходной ток меньше входного ( < 1). В схеме ОЭ возможно также многократное усиление напряжения, но то же – в усилительных каскадах. Но такой результат получился лишь потому, что за входной ток в схеме ОЭ принят ток базы. Все процессы в транзисторе при этом остаются неизменными, в частности, при изменении прямого напряжения на эмиттерном пе­реходе происходит инжекция в базу, затем - диффузия, экстракция и т.д.

В выходной цепи схемы ОЭ включены последовательно коллек­торный и эмиттерный переходы, поэтому выходное напряжение рав­но сумме напряжений на этих переходах, а неуправляемый ток кол­лектора I^*_Ko (при I_Б = 0) значительно больше, чем I_K в схеме ОБ.

С учетом неуправляемого тока I^*_Ko для схемы ОЭ выходной ток может быть записан в следующем виде:

(5.9)

Схема ОЭ используется очень широко. Она является основной схемой включения транзистора в электронных устройствах.

Схема с общим коллектором (ОК) приведена на рис.5.4,в. Входным является ток базы I_Б, выходным – ток эмиттера I_Э. Отношение выходного тока к входному мало отличаются от схемы ОЭ:

.

Неуправляемый ток имеет то же значение I^*_Ko,т.к. при I_Б = 0 цепь протекания тока остается прежней. Для схемы ОК выход­ной ток I_Э может быть записан в следующем виде:

(5.10)

В схеме ОК выходное напряжение почти равно входному (за вычетом прямого напряжения на эмиттерном переходе). Схема ОК не может усиливать напряжение, но многократно усиливает ток. Схема ОК используется редко.

11. Эквивалентные схемы транзистора для об и оэ.

Для малых при­ращений транзисторы могут быть представлены линейными эквива­лентными схемами, которые широко используются для анализа и расчета схем на транзисторах.

Внутренние параметры. Достаточно полно физические процессы активного режима в транзисторе для приращений отражают следующие параметры:

1. r_Э - дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода, смещенного в прямом направлении. Как и дифференциальное сопротивление диода, r_Э может быть определено из входных ха­рактеристик по приращениям (приближенно):

2. _g - дифференциальный коэффициент передачи тока:

(5.16)

Коэффициент _g отражает процесс диффузии инжектированных ды­рок и управление коллекторным током.

3. r_К - дифференциальное сопротивление закрытого коллекторного перехода:

,

Величина r_K находится в пределах от 100 кОм и более.

4. r_Б - объемное сопротивление базы. Это обычное (оми­ческое) сопротивление базового слоя протеканию тока базы к ба­зовому выводу.

а б

Рис. 5.7

Т - образная эквивалентная схема с внутренними параметра­ми для схемы ОБ приведена на рис.5.7,а. Эта схема отражает фи­зические процессы в транзисторе для малых приращений в активном режиме и дает правильное соотношение при расчетах. Однако эта эквивалентная схема совершенно непригодна для анализа режима по постоянному току. Вместо приращений на эквивалентных схемах принято приводить переменные составляющие малой величины U и i.

На рис.5.7,б приведена Т-образная эквивалентная схема для схемы ОЭ. Элементы схемы те же, что и на рис.5.7,а. Генератор обратной связи уже не включен в схему. В связи с тем, что вход­ным током является i_Б, генератор тока в выходной цепи  i_Э заменен на равноценный ему генератор тока  i_Б.

(5.17)

Упрощенные эквивалентные _схемы. В большинстве практических схем сопротивления r_к^* ,r_к могут не учитываться. Кроме того, при работе транзисторов на низких частотах могут не учитываться и емкости коллекторного перехода C^*_К, C_К.