Режимы работы биполярного транзистора
Нормальный активный режим
Переход эмиттер-база включен в прямом направлении (открыт), а переход коллектор-база — в обратном (закрыт)
UЭБ>0;UКБ<0;
Инверсный активный режим
Эмиттерный переход имеет обратное включение, а коллекторный переход — прямое.
Режим насыщения
Оба p-n перехода смещены в прямом направлении (оба открыты).
Режим отсечки
В данном режиме оба p-n перехода прибора смещены в обратном направлении (оба закрыты).
Барьерный режим
В данном режиме база транзистора по постоянному току соединена накоротко или через небольшой резистор с его коллектором, а в коллекторную или в эмитерную цепь транзистора включается резистор, задающий ток через транзистор. В таком включении транзистор представляет из себя диод, включенный последовательно с резистором. Подобные схемы каскадов отличаются малым количеством комплектующих, хорошей развязкой по высокой частоте, большим рабочим диапазоном температур, неразборчивостью к параметрам транзисторов.
Схемы включения
Любая схема включения транзистора характеризуется двумя основными показателями:
· Коэффициент усиления по току Iвых/Iвх.
· Входное сопротивление Rвх=Uвх/Iвх
Схема включения с общей базой
Усилитель с общей базой.
· Среди всех трех конфигураций обладает наименьшим входным и наибольшим выходным сопротивлением. Имеет коэффициент усиления по току, близкий к единице, и большой коэффициент усиления по напряжению. Фаза сигнала не инвертируется.
· Коэффициент усиления по току: Iвых/Iвх=Iк/Iэ=α [α<1]
· Входное сопротивление Rвх=Uвх/Iвх=Uбэ/Iэ.
Входное сопротивление для схемы с общей базой мало и не превышает 100 Ом для маломощных транзисторов, так как входная цепь транзистора при этом представляет собой открытый эмиттерный переход транзистора.
Достоинства:
· Хорошие температурные и частотные свойства.
· Высокое допустимое напряжение
Недостатки схемы с общей базой :
· Малое усиление по току, так как α < 1
· Малое входное сопротивление
· Два разных источника напряжения для питания.
Схема включения с общим эмиттером
Iвых = Iк
Iвх = Iб
Uвх = Uбэ
Uвых = Uкэ
· Коэффициент усиления по току: Iвых/Iвх=Iк/Iб=Iк/(Iэ-Iк) = α/(1-α) = β [β>>1]
· Входное сопротивление: Rвх=Uвх/Iвх=Uбэ/Iб
Достоинства:
· Большой коэффициент усиления по току
· Большой коэффициент усиления по напряжению
· Наибольшее усиление мощности
· Можно обойтись одним источником питания
· Выходное переменное напряжение инвертируется относительно входного.
Недостатки:
· Худшие температурные и частотные свойства по сравнению со схемой с общей базой
Схема с общим коллектором
Iвых = Iэ
Iвх = Iб
Uвх = Uбк
Uвых = Uкэ
· Коэффициент усиления по току: Iвых/Iвх=Iэ/Iб=Iэ/(Iэ-Iк) = 1/(1-α) = β [β>>1]
· Входное сопротивление: Rвх=Uвх/Iвх=(Uбэ+Uкэ)/Iб
Достоинства:
· Большое входное сопротивление
· Малое выходное сопротивление
Недостатки:
· Коэффициент усиления по напряжению меньше 1.
Схему с таким включением называют «эмиттерным повторителем»
Основные параметры
· Коэффициент передачи по току
· Входное сопротивление
· Выходная проводимость
· Обратный ток коллектор-эмиттер
· Время включения
· Предельная частота коэффициента передачи тока базы
· Обратный ток колектора
· Максимально допустимый ток
· Граничная частота коэффициента передачи по схеме с общим эмитером
Технология изготовления транзисторов
· эпитаксиально-планарная
· Сплавная
o Диффузионный
o Диффузионносплавной
Применение транзисторов
· Усилители, каскады усиления
· Генератор
· Модулятор
· Демодулятор (Детектор)
· Инвертор (лог. элемент)
· Микросхемы на транзисторной логике (см. транзисторно-транзисторная логика, диодно-транзисторная логика, резисторно-транзисторная логика)