Входные характеристики биполярного транзистора: Основные параметры и характеристики биполярного транзистора.

Содержание

Основные параметры и характеристики биполярного транзистора.

Продолжаем разбирать все, что связано с транзисторами и сегодня у нас на очереди одна из наиболее часто используемых схем включения. А именно схема включения биполярного транзистора с общим эмиттером (ОЭ)! Кроме того, на базе этой схемы мы рассмотрим основные параметры и характеристики биполярного транзистора. Тема важная и интересная, так что без лишних слов переходим к делу!

Название этой схемы во многом объясняет ее основную идею. Поскольку схема с общим эмиттером, то, собственно, эмиттер является общим электродом для входной и выходной цепей. Вот как выглядит схема с ОЭ для n-p-n транзистора:

А вот так – для p-n-p:

Давайте снова разбирать все процессы для случая с использованием n-p-n транзистора. Для p-n-p суть остается той же, меняется только полярность.

Входными величинами являются напряжение база-эмиттер (U_{бэ}) и ток базы (I_{б}), а выходными – напряжение коллектор-эмиттер (U_{кэ}) и ток коллектора (I_{к}). Обратите внимание, что в этих схемах у нас отсутствует нагрузка в цепи коллектора, поэтому все характеристики, которые мы далее рассмотрим носят название

статических. Другими словами статические характеристики транзистора – это зависимости между напряжениями и токами на входе и выходе при отсутствии нагрузки.

Характеристики биполярного транзистора.

Выделяют несколько основных характеристик транзистора, которые позволяют понять, как он работает, и как его использовать для решения задач.

И первая на очереди – входная характеристика, которая представляет из себя зависимость тока базы от напряжения база-эмиттер при определенном значении напряжения коллектор-эмиттер:

I_{б} = f(U_{бэ}), \medspace при \medspace U_{кэ} = const

В документации на конкретный транзистор обычно указывают семейство входных характеристик (для разных значений U_{кэ}):

Входная характеристика, в целом, очень похожа на прямую ветвь ВАХ диода. При U_{кэ} = 0 характеристика соответствует зависимости тока от напряжения для двух p-n переходов включенных параллельно (и смещенных в прямом направлении). При увеличении U_{кэ} ветвь будет смещаться вправо.

Переходим ко второй крайне важной характеристике биполярного транзистора – выходной!

Выходная характеристика – это зависимость тока коллектора от напряжения коллектор-эмиттер при постоянном токе базы.

I_{к} = f(U_{кэ}), \medspace при \medspace I_{б} = const

Для нее также указывается семейство характеристик для разных значений тока базы:

Видим, что при небольших значениях U_{кэ} коллекторный ток увеличивается очень быстро, а при дальнейшем увеличении напряжения – изменение тока очень мало и фактически не зависит от U_{кэ} (зато пропорционально току базы). Эти участки соответствуют разным режимам работы транзистора.

Для наглядности можно изобразить эти режимы на семействе выходных характеристик:

Участок 1 соответствует активному режиму работы транзистора, когда эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный – в обратном. Как вы помните, в данном режиме незначительный ток базы управляет током коллектора, имеющим бОльшую величину.

Для управления током базы мы увеличиваем напряжение U_{бэ}, что в соответствии со входными характеристиками приводит к увеличению тока базы. А это уже в соответствии с выходной характеристикой в активном режиме приводит к росту тока коллектора. Все взаимосвязано 🙂

Небольшое дополнение. На этом участке выходной характеристики ток коллектора все-таки незначительно зависит от напряжения U_{кэ} (возрастает с увеличением напряжения). Это связано с процессами, протекающими в биполярном транзисторе. А именно – при росте напряжения на коллекторном переходе его область расширяется, а соответственно, толщина слоя базы уменьшается. Чем меньше толщина базы, тем меньше вероятность рекомбинации носителей в ней. А это, в свою очередь, приводит к тому, что коэффициент передачи тока \beta, несколько увеличивается. Это и приводит к увеличению тока коллектора, ведь:

I_к = \beta I_б

Двигаемся дальше!

На участке 2 транзистор находится в режиме насыщения. При уменьшении U_{кэ} уменьшается и напряжение на коллекторном переходе U_{кб}. И при определенном значении U_{кэ} = U_{кэ \medspace нас} напряжение на коллекторном переходе меняет знак и переход оказывается смещенным в прямом направлении. То есть в активном режиме у нас была такая картина – эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный – в обратном. В режиме же насыщения оба перехода смещены в прямом направлении.

В этом режиме основные носители заряда начинают двигаться из коллектора в базу – навстречу носителям заряда, которые двигаются из эмиттера в коллектор. Поэтому при дальнейшем уменьшении U_{кэ} ток коллектора уменьшается. Кроме того, в режиме насыщения транзистор теряет свои усилительные свойства, поскольку ток коллектора перестает зависеть от тока базы.

Режим насыщения часто используется в схемах ключей на транзисторе. В одной из следующих статей мы как раз займемся практическими расчетами реальных схем и там используем рассмотренные сегодня характеристики биполярного транзистора!

И, наконец, область 3, лежащая ниже кривой, соответствующей I_{б} = 0. Оба перехода смещены в обратном направлении, протекание тока через транзистор прекращается. Это так называемый режим отсечки.

Все параметры транзисторов довольно-таки сильно зависят как друг от друга, так и от температуры, поэтому в документации приводятся характеристики для разных значений. Вот, например, зависимость коэффициента усиления по току (в зарубежной документации обозначается как h_{FE}) от тока коллектора для биполярного транзистора BC847:

Как видите, коэффициент усиления не просто зависит от тока коллектора, но и от температуры окружающей среды! Разным значениям температуры соответствуют разные кривые.

Основные параметры биполярных транзисторов.

Давайте теперь рассмотрим, какие существуют параметры биполярных транзисторов, и какие предельные значения они могут принимать.

I_{КБО} (I_{CBO}) – обратный ток коллектора – ток через коллекторный переход при определенном обратном напряжении на переходе коллектор-база и разомкнутой цепи эмиттера.
I_{ЭБО} (I_{EBO}) – обратный ток эмиттера – ток через эмиттерный переход при определенном обратном напряжении на переходе эмиттер-база и разомкнутом выводе коллектора.
I_{КЭО} (I_{CEO}) – аналогично, обратный ток коллектор-эмиттер – ток в цепи коллектор-эмиттер при определенном обратном напряжении коллектор-эмиттер и разомкнутом выводе базы.
U_{БЭ} (V_{BE}) – напряжение на переходе база-эмиттер при определенном напряжении коллектор-эмиттер и токе коллектора.
U_{КБ \medspace проб} (V_{(BR) CBO}) – напряжение пробоя перехода коллектор-база при определенном обратном токе коллектора и разомкнутой цепи эмиттера. Например, для все того же BC847:
U_{ЭБ \medspace проб} (V_{(BR) EBO}) – напряжение пробоя эмиттер-база при определенном обратном токе эмиттера и разомкнутой цепи коллектора.
U_{КЭ \medspace проб} (V_{(BR) CES}) – напряжение пробоя коллектор-эмиттер при определенном прямом токе коллектора и разомкнутой цепи базы.
Напряжения насыщения коллектор-эмиттер и база-эмиттер – U_{КЭ \medspace нас} (V_{CEsat}) и U_{БЭ \medspace нас} (V_{BEsat}).
Конечно же, важнейший параметр – статический коэффициент передачи по току для схемы с общим эмиттером – h_{21э} (h_{FE}). Для этого параметра обычно приводится диапазон возможных значений, то есть минимальное и максимальное значения.
f_{гр} (f_{T}) – граничная частота коэффициента передачи тока транзистора для схемы с общим эмиттером. При использовании сигнала более высокой частоты транзистор не может быть использован в качестве усилительного элемента.
И еще один параметр, который следует отнести к важнейшим – I_{К} (I_{C}) –
максимально допустимый постоянный ток коллектора
.

И на этом заканчиваем нашу сегодняшнюю статью, большое спасибо за внимание! Подписывайтесь на обновления и не пропустите новые статьи 🙂

Характеристики биполярных транзисторов

Статическим режимом работы транзистора называется такой режим, при котором отсутствует нагрузка в выходной цепи, а изменение входного тока или напряжения не вызывает изменение выходного напряжения Рис.7.

Рис.7. Схема включения транзистора с ОЭ.  

Статические характеристики транзисторов бывают двух видов: входные и выходные. На Рис.8. изображена схема установки для измерения статических характеристик транзистора, включённого по схеме с общим эмиттером.

Рис.8. Схема

измерений статических

параметров транзистора с ОЭ.

 

Входная статическая характеристика – это зависимость входного тока IБ от входного напряжения UБЭ при постоянном выходном напряжении

UКЭ. Для схемы с общим эмиттером:

IБ = f (UБЭ) при UЭК = const.

Поскольку ветви входной статической характеристики для UКЭ> 0 расположены очень близко друг к другу и практически сливаются в одну, то на практике с достаточной точностью можно пользоваться одной усреднённой характеристикой (Рис.9а). Особенность входной статической характеристики является наличие в нижней части нелинейного участка в районе изгиба U1 (приблизительно 0,2…0,3 В для германиевых транзисторов и 0,3…0,4 В – для кремниевых).

Выходная статическая характеристика – это зависимость выходного тока IК от выходного напряжения UКЭ при постоянном входном токе IБ. Для схемы включения с общим эмиттером:

IК = f (UКЭ) при IБ = const.

Из Рис.9б видно, что выходные характеристики представляют собой прямые линии, почти параллельные оси напряжения. Это объясняется тем, что коллекторный переход закрыт независимо от величины напряжения база-коллектор, и ток коллектора определяется только количеством носителей заряда, проходящих из эмиттера через базу в коллектор, т. е. током эмиттера

IЭ.

 

Динамическим режимом работы транзистора называется такой режим, при котором в выходной цепи стоит нагрузочный резистор RК, за счёт которого изменение входного тока или напряжения UВХ будет вызывать изменение выходного напряжения UВЫХ = UКЭ (Рис.10).

 

 

- 9 –


Рис.9. Статические характеристики транзистора с ОЭ: а – входные; б – выходные.

 

Входная динамическая характеристика – это зависимость входного тока IБ от входного напряжения UБЭ при наличии нагрузки. Для схемы с общим эмиттером:

IБ = f (UБЭ)

Поскольку в статическом режиме для UКЭ> 0 мы пользуемся одной усреднённой характеристикой, то

входная динамическая характеристика совпадает со входной статической (Рис.11а).

Рис.10. Схема включения транзистора в динамическом режиме с ОЭ.

 

Выходная динамическая (нагрузочная) характеристика представляет собой зависимость выходного напряжения UКЭ от выходного тока IК при фиксированных значениях входного тока IБ (Рис.11б):

UКЭ = EК – IКRК

Так как это уравнение линейное, то выходная динамическая характеристика представляет собой прямую линию и строится на выходных статических характеристиках по двум точкам, например: А, В на Рис.11б.

Координаты точки А [UКЭ = 0; IK = ЕКRК ] – на оси IK.

Координаты точки В [IK = 0; UКЭ = ЕК] – на оси UКЭ.

Координаты точки Р [U; I0K] – соответствуют положению рабочей точки РТ в режиме покоя (при отсутствии сигнала).

- 10 -

Рис.11. Динамические характеристики транзистора с ОЭ: а) – входная; б) – выходная.

Нагрузочная пряма проводится через любые две точки А, В, или Р, координаты которых известны.

В зависимости от состояния p-n переходов транзисторов различают несколько видов его работы – режим отсечки, режим насыщения, предельный и линейный режимы (Рис.11).

Режим отсечки. Это режим, при котором оба его перехода закрыты – транзистор заперт. Ток базы в этом случае равен нулю. Ток коллектора будет равен обратному току IК0, а напряжение UКЭ = EК.

Режим насыщения – это режим, когда оба перехода – и эмиттерный и коллекторный открыты, а в транзисторе происходит свободный переход носителей зарядов. При этом ток базы будет максимальный, ток коллектора будет равен току коллектора насыщения, а напряжение между коллектором и эмиттером стремиться к нулю.

IБ = max; IК ≈ IКН; UКЭ = EК – IКН RН; UКЭ → 0.

Предельные режимы – это режимы, работа в которых ограничена максимально-допустимыми параметрами: IК доп, UКЭдоп, PК доп (Рис.11б) и IБ нас, UБЭдоп(Рис.11а) и связана с перегревом транзистора или выхода его из строя.

Линейный режим – это режим, в котором обеспечивается достаточная линейность характеристик и он может использоваться для активного усиления.


Узнать еще:

Схема с общей базой

Как видно из рис.3.4,а для схемы ОБ входным током является ток базы iБ , входным напряжением – напряжение uЭБ , выходным током – ток коллектора iК , а выходное напряжение uКБ .Поскольку напряжение uЭБ отрицательно, то для удобства построения графиков ВАХ его заменяют положительным напряжением uБЭ . На рис. 3.5 показан примерный вид входных ВАХ транзистора с ОБ.

Рис. 3.5

Входные характеристики здесь в значительной степени определяются характеристикой открытого эмиттерного p - n -перехода, поэтому они аналогичны ВАХ диода, смещенного в прямом направлении. Сдвиг характеристик влево при увеличении напряжения uКБ обусловлен так называемым эффектом Эрли (эффектом модуляции толщины базы), заключающимся в том, что при увеличении обратного напряжения uКБ коллекторный переход расширяется, причем в основном за счет базы. При этом толщина базы как бы уменьшается, уменьшается ее сопротивление, что приводит к уменьшению падения напряжения uБЭ при неизменном входном токе.

Модуляция толщины базы проявляется в большей степени при малых выходных напряжениях, и меньше при больших Иногда это явление уже заканчивается при uКБ > 2 В, и входные ВАХ при больших напряжениях сливаются в один график.

Так же, как у диода, входные ВАХ при заданных постоянных напряжениях позволяют определить статические и дифференциальные (динамические) сопротивления :

,

.

Выходными ВАХ для схемы с ОБ являются зависимости выходного коллекторного тока от напряжения коллектор-база при постоянных токах эмиттера . На рис. 3.6 показаны примерные графики выходных ВАХ.

Рис. 3.6

Из рисунка видно, что ток коллектора становится равным нулю только при uКБuКБ < 0, называются линиями насыщения. Ток коллектора становится равным нулю при uКБ < -0,75 В. При uКБ >0 и токе эмиттера, равном нулю, транзистор находится в режиме отсечки, который характеризуется очень малым выходным током, равным обратному току коллектора IК0 , то есть график ВАХ, соответствующий iЭ = 0, практически сливается с осью напряжений.

При увеличении эмиттерного тока и положительных выходных напряжениях транзистор переходит в активный режим работы.

Ток коллектора связан с током эмиттера соотношением

,

где - статический коэффициент передачи тока эмиттера; он равен отношению тока коллектора к току эмиттера при постоянном напряжении на коллекторе относительно базы; IК0 – обратный ток коллектора.

Отношение малых приращений этих же токов определяет дифференциальный коэффициент передачи эмиттерного тока

.

Наклон выходных характеристик численно определяет дифференциальное сопротивление коллекторного перехода:

Природа обратного тока коллектора такая же, как и у обратного тока диода, включенного в обратном направлении. Он протекает и тогда, когда ток эмиттера равен нулю.

Учитывая малость величины обратного тока по сравнению с коллекторным током в активном режиме, можно считать, что ток коллектора в активном режиме прямо пропорционален току эмиттера:

.

При значительных эмитерных токах и напряжениях на коллекторном переходе линии ВАХ начинают изгибаться вверх из-за намечающегося пробоя коллекторного перехода.

Так как обратный ток коллектора возрастает при увеличении температуры , то и графики выходных ВАХ при увеличении температуры смещаются вверх.

В активном режиме выходное напряжение uКБ и мощность , выделяющаяся в виде тепла в коллекторном переходе, могут быть большими. Чтобы транзистор не перегрелся, необходимо выполнение неравенства

,

где PK, max - максимально допустимая мощность для данного типа транзистора.

Чтобы правильно выбрать параметры схемы, где будет работать транзистор, на выходных ВАХ строят так называемую линию допустимой мощности, определяемую заданной максимально допустимой мощностью. Уравнение этой линии

.

На рис. 3.6 эта линия показана пунктиром. Мгновенные значения выходных тока и напряжения не должны выходить за пределы линии максимально допустимой мощности. Область допустимой работы ограничивается также значениями максимально допустимых выходного тока и выходного напряжения IК, max и UKБ, max .

Транзистор, включенный по схеме с общей базой, используется в усилителях напряжения и мощности, так как несмотря на то, что выходной ток почти равен входному, выходное напряжение значительно больше входного. Из-за достаточно большого выходного сопротивления транзистор с ОБ используют в источниках стабильного тока.

Исследование биполярного транзистора | Лаборатория Электронных Средств Обучения (ЛЭСО) СибГУТИ

Лабораторная работа выполняется с помощью учебного лабораторного стенда LESO3.

1 Цель работы

С помощью учебного лабораторного стенда LESO3 ознакомиться с принципом действия биполярного транзистора (БТ). Изучить его вольтамперные характеристики в схемах включения с общей базой (ОБ) и общим эмиттером (ОЭ). Изучить особенности работы простейшего усилителя на биполярном транзисторе.

2. Задание к работе

2.1 Исследование входных характеристик биполярного транзистора в схеме с общей базой

2.1.1 Собрать схему исследования входных характеристик БТ. На рисунке 1 приведена схема исследования для n-p-n транзистора. В дальнейшей работе предполагается, что исследуется n-p-n транзистор. При исследовании p-n-p транзистора следует изменить полярности источников напряжения и знак предела шкалы графопостроителя.

Рисунок 1 – Схема исследования входных характеристик БТ в схеме с ОБ.   Рисунок 2 – Вид собранной на стенде схемы.

2.1.2 Установить диапазон регулирования источника E1 0..-1 В, источника E2 0..+5 В. По вертикальной оси графопостроителя выбрать миллиамперметр mA1, диапазон: нижняя граница 0, верхняя +10 мА, по горизонтальной оси графопостроителя выбрать V1, диапазон: левая граница 0, правая граница -1 В.

2.1.3 Снять две входные характеристики Iэ = f (Uэб) , для Uкб = 0 и Uкб = 5 В. Для этого с помощью источника E2 установить фиксированное напряжение V2. Далее плавно поворачивать ручку управления источника E1 против часовой стрелки до тех пор, пока ток эмиттера (mA1) не достигнет 10 мА. Результат измерения показан на рисунке 3.

Рисунок 3 – Входные характеристики БТ в схеме с ОБ.

2.1.4 Сохранить графики.

2.2 Исследование выходных характеристик биполярного транзистора в схеме с общей базой

2.2.1 Собрать схему исследования выходных характеристик в схеме с ОБ (рисунок 4).

Рисунок 4 – Схема исследования выходных характеристик БТ в схеме с ОБ.   Рисунок 5 – Вид собранной на стенде схемы.

2.2.2 По горизонтальной оси графопостроителя выбрать V2, установить диапазон: левая граница -1 В, правая +10 В. По вертикальной оси графопостроителя выбрать mA2, установить диапазон: нижняя граница -1 мА, верхняя граница +10 мА. Установите диапазон регулирования источника E1: 0..-10 В. Диапазон E2: -1..10 В.

2.2.3 Снимите 5 выходных характеристик в схеме с ОБ Iк = f (Uкб) при фиксированных тока Iэ, равных 0, 2, 4, 6, 8 мА. Для этого сначала с помощью источника E2 установить ток mA2 равный -1 мА. Затем установите значение тока эмиттера Iэ = 2 мА с помощью источника E1, контроль осуществляется по mA1. Плавно вращая ручку регулирования E2 по часовой стрелке до тех пор пока V2 не станет равным 10 В. На графопостроителе Вы получите требуемую характеристику. Для более точного позиционирования регулятора E2 можно менять диапазон регулирования. Затем, не изменяя напряжение источника E1, плавно поворачивая ручку регулятора E2 против часовой стрелки установить ток mA2 равный -1 мА. Установить следующее значение тока эмиттера Iэ = 4 мА с помощью источника E1. Вновь измерьте характеристику и так далее.
Сохранить графики. Образец выходных характеристик показан на рисунке 6.

Рисунок 6 – Выходные характеристики БТ в схеме с ОБ. Образец.

2.3 Исследование входных характеристики биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером

2.3.1 Соберите схему исследования входных характеристик БТ в схеме с ОЭ (рисунок 7).

Рисунок 7 – Схема исследования входной характеристики БТ в схеме с ОЭ.   Рисунок 8 – Вид собранной на стенде схемы.

2.3.2 Установите диапазон регулирования источника E1 0..+1 В, источника E2 0..+5 В. По горизонтальной оси графопостроителя следует выбрать V1, установите диапазон 0..+1 В, по вертикальной оси графопостроителя нужно выбрать mA1, установите диапазон 0..0,1 мА. Переключите шунт амперметра для измерения малых токов, для этого следует нажать кнопку , на кнопке появится надпись "мкА".

2.3.3 Снимите две входные характеристики Iб = f (Uбэ) при Uкэ = 0 В и Uкэ = +5 В.Для этого следует поворачивать ручку регулирования источника E1 до тех пор пока ток мА1 не достигнет 100 мкА, контроль можно вести по mA1. Оба графика должны быть построены на одних осях, как показано на рисунке 9.
Сохраните графики.

Рисунок 9 – Входные характеристики БТ в схеме с ОЭ. Образец.

2.4 Исследование выходных характеристик биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером

2.4.1 Собирите схему для исследования выходных характеристик в схеме с ОЭ (Рисунок 10)

Рисунок 10 – Схема исследования выходных характеристик БТ в схеме с ОЭ.   Рисунок 11 – Вид собранной на стенде схемы.

2.4.2 Установите диапазон регулирования E1 0..+10 В, E2 0..+10 В. По горизонтальной оси графопостроителя нужно выбрать V2, установите диапазон 0..+10 В, по вертикальной оси поставьте mA2, установите диапазон 0..+10 мА. Пределы вертикальной шкалы можно скорректировать после измерения характеристик.

2.4.3 Снимите семейство выходных характеристик в схеме с ОЭ и Iк = f (Uкэ) для различных фиксированных токов базы. Предварительно определите экспериментально максимальный ток базы Iб max при котором ток выходной характеристики не выходит за пределы 10 мА. Ток базы задается источником E1 и контролируется по mA1. Устанавливая фиксированные значения тока базы в диапазоне 0 .. Iб max , с равным шагом получите десять выходных характеристик. Выходная характеристика получается путем регулирования E2 от 0 до 10 В.
Сохраните полученные графики. На рисунке 12 показан пример выходных характеристик для транзистора П308.

Рисунок 12 – Выходные характеристики БТ в схеме с ОЭ. Образец.

2.4.4 Исследовать зависимость выходных характеристик БТ от температуры. Для этого снять две характеристики при комнатной и повышенной температурах. Повышения температуры можно добиться, прикоснувшись на несколько секунд пальцами руки к корпусу транзистора.
Сохраните графики.

2.5 Исследование передаточной характеристики биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером

2.5.1 Собририте схему, показанную на рисунке 10. По вертикальной оси графопостроителя нужно выбрать mA2, и установить диапазон 0..+10 мА. По горизонтальной оси графопостроителя выберите mA1, диапазон 0 .. Iб max . С помощью источника E2 установить напряжение V2, равное 5 В. При необходимости переключить шунт mA1.

2.5.2 Снять передаточную характеристику Iк = f(Iб), при Uкэ = 5 В.
Сохраните графики.

Рисунок 13 – Передаточная характеристика БТ в схеме с ОЭ. Образец.

2.6 Исследование усилителя на биполярном транзисторе в схеме с общим эмиттером

2.6.1 Собририте схему, показанную на рисунке 14.

Рисунок 14 – Схема исследования усилителя на БТ.   Рисунок 15 – Собранная схема усилителя.

2.6.2 Переведите графопостроитель в режим временных характеристик.

2.6.3 Установите диапазон регулирования E2 от 0..+10 В. Выберите по вертикальной оси верхнего экрана графопостроителя V1, диапазон: 0..+10 В; по вертикальной оси нижнего экрана графопостроителя - V2, диапазон 0..+10 В.

2.6.3 Установите напряжение источника питания усилителя E2 = 10 В.

2.6.4 Регулируя источник E1 (амплитуду и постоянную составляющую) нужно подобрать такие параметры синусоидального входного сигнала, что бы на выходе был неискаженный синусоидальный сигнал с амплитудой близкой к 5 В.
Сохраните полученные графики.

Рисунок 16 – Сигнал на входе и выходе усилителя. Образец.

2.6.5 Не изменяя параметров входного сигнала установите на вертикальной оси нижнего экрана графопостроителя mA1, получите осциллограмму входного тока усилителя.
Сохраните осциллограммы.

Рисунок 17 – Осциллограмма входного тока усилителя. Образец.

2.6.6 Выбрерите по вертикальной оси нижнего экрана графопостроителя mA2, получите осциллограмму выходного тока усилителя.

Сохраните осциллограммы.

Рисунок 18 – Осциллограмма выходного тока усилителя. Образец.

2.6.7. Выберите по вертикальной оси нижнего экрана графопостроителя mA2, диапазон 0..+10 мА. Изменяя постоянную составляющую входного сигнала, анализируя искажения синусоиды по осциллограмме выходного сигнала установите режим работы транзистора вблизи отсечки и вблизи насыщения. Установите рабочую точку транзистора посередине рабочего участка подайте на вход усилителя такой сигнал, что бы были видны ограничения сигнала на выходе снизу и сверху. Для каждого случая сохранить полученные графики.

Рисунок 19 – Осциллограмма выходного тока усилителя при искажениях снизу. Образец.   Рисунок 20 – Осциллограмма выходного тока усилителя при искажениях сверху. Образец.   Рисунок 21 – Осциллограмма выходного тока усилителя при искажениях сверху и снизу. Образец.

3 Содержание отчета
  1. Схемы исследования.
  2. Выходные и входные характеристики БТ в схеме с ОБ (каждую характеристику подписать!).
  3. Семейство выходных характеристик БТ в схеме с ОБ (подписать каждую характеристику в семействе).
  4. Входные характеристики БТ в схеме с ОЭ.
  5. Семейство выходных характеристик БТ в схеме с ОЭ (каждую характеристику семейства подписать).
  6. Результаты исследования зависимости выходной характеристики БТ в схеме с ОЭ от температуры.
  7. Передаточная характеристика БТ в схеме с ОЭ.
  8. Результаты исследования усилителя.
  9. По характеристикам транзистора определить его дифференциальные h-параметры для схем с ОБ и ОЭ.
  10. По осциллограммам усилителя определить коэффициент усиления усилителя по напряжению, току и мощности.

Статические характеристики биполярного транзистора

Электроника Статические характеристики биполярного транзистора

просмотров - 395

Статические характеристики необходимы для рассмотрения свойств транзистора и для практических расчетов транзисторных схем. Статические характеристики устанавливают связь между постоянными входными и выходными токами и напряжениями и представляются в виде графиков.

Характеристики зависят от схем включения транзисторов. В справочниках обычно приводят типовые семейства характеристик для двух схем включения – с общим эмиттером (ОЭ) и общей базой (ОБ). Характеристики для схем с ОК неудобны для практического применения.

Под входными и выходными параметрами понимают

Параметр схема с ОБ схема с ОЭ

Iвх Iэ Iб

Uвх -Uэб Uбэ

Iвых Iк Iк

Uвых Uкб Uкэ

Выходные характеристики транзистора с общей базой показаны на рис. 2.5, а.

Выходные характеристики транзистора, включенного по схеме с общей базой представляют собой зависимость тока коллектора от напряжения Uкб.

Ik = f(Uкб).

Семейство выходных характеристик снимается при постоянных значениях тока эмиттера. При токе эмиттера равном нулю и напряжении коллектор-база Uкб в цепи коллектора протекает ток IКБ0, величина которого слабо зависит от Uкб - ϶ᴛᴏ основная особенность выходных характеристик с ОБ. Границей между режимом отсечки и активным режимом является характеристика, снятая при Iэ = 0. Эта характеристика представляет собой ток IКБ0, то есть обратный ток коллекторного перехода. Рабочие участки выходных характеристик для различных значений Iэ представляют собой прямые линии, идущие с очень небольшим наклоном. Действительно, для увеличения коллекторного тока нужно увеличивать ток эмиттера, чтобы из эмиттера в базу инжектировалось больше носителœей. Но если эмиттерный ток постоянен, то увеличение коллекторного тока при увеличении Uкб происходит главным образом за счет уменьшения толщины базы, в результате чего в базе снижается рекомбинация, следовательно, увеличивается часть тока, достигающего коллекторного перехода.

При Uкб = 0 ток остается почти таким же, как и при Uкб <0. Это объясняется тем, что благодаря сопротивлению базы на коллекторном переходе имеется неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ напряжение.

При небольших положительных напряжениях Uкб ток коллектора резко уменьшается, а затем меняет свое направление и резко возрастает. Это объясняется тем, что напряжение другого знака является для коллектора прямым. Область значений Uкб>0 носит название области насыщения.

Входные характеристики транзистора с общей базой показаны на рис.2.5,б. Входными характеристиками транзистора, включенного по схеме с общей базой называют семейство характеристик, выражающих зависимость Uэб = f(Iэ). В качестве параметра семейства характеристик используется напряжение Uкб. Вольтамперная характеристика при Uкб=0 аналогична характеристике диода в пропускном направлении: ток эмиттера экспоненциально возрастает с увеличением напряжения на эмиттере. Увеличение отрицательных значений Uкб вызывает смещение кривых к оси токов. Это смещение наиболее заметно при малых напряжения, при напряжениях порядка нескольких вольт кривые сливаются в одну. Это смещение вызвано двумя причинами. В первую очередь, при повышении отрицательного напряжения коллектора уменьшается ширина базы и увеличивается градиент концентрации дырок в базе, что приводит к возрастанию тока эмиттера. Во-вторых, при повышении отрицательного напряжения Uкб увеличивается обратный ток коллектора, что приводит к увеличению результирующего напряжения на эмиттерном переходе.

Выходные характеристики транзистора в схеме с общим эмиттером показаны на рис. 2.8,а.

Семейство выходных характеристик Iк = f(Uкэ) снимается при постоянных токах базы.

Это связано с тем, что из-за малого входного сопротивления транзистора источник переменного входного напряжения, имеющий, как правило, большое внутреннее сопротивление, работает в режиме источника тока. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, входной ток считается заданным, и удобнее вести расчеты с помощью выходных характеристик.

По сравнению с выходными характеристиками транзистора в схеме с общей базой они имеют больший наклон. Это объясняется более сильной зависимостью коэффициента передачи тока базы от напряжения Uкэ. Первая характеристика при Iб = 0 напоминает кривую обратного тока полупроводникового диода. Она соответствует условию разомкнутой цепи базы, при котором в цепи коллектора протекает ток IКЭ0. Ток эмиттера, а, следовательно, и ток коллектора при постоянном токе базы возрастает при увеличении Uкэ.

В области режима насыщения вольтамперные характеристики сливаются в одну линию. Начальные участки выходных характеристик сходятся в начало координат, так как при Uкэ=0 разность потенциалов на коллекторном переходе равна нулю, а следовательно, равен нулю и ток коллектора. Формально границей раздела активного режима и режима насыщения является условие uкэ = ибэ. Это напряжение для кремниевых транзисторов составляет около 0,7 В. Пока прямое напряжение ик.п.= ибэ- uкэ невелико, ток коллектора несущественно отличается от тока в активном режиме. Резкое уменьшение тока коллектора наступает при uкэ = 0,1В. В справочниках это напряжение обозначается uкэ.нас.

Входные характеристики транзистора с общим эмиттером приведены на рис.2.8,б. Οʜᴎ представляют собой зависимость при неизменном напряжении Uкэ. Взаимное расположение входных характеристик, как и в схеме с общей базой зависит от напряжения коллектора. При этом входные характеристики в схеме с ОЭ, снятые при больших значениях напряжения Uкэ, располагаются дальше от оси токов, чем характеристики при меньших значениях Uкэ. При Uкэ =0 входная характеристика подобна характеристике прямого тока полупроводникового диода. При Uкэ >0 характеристика сдвигается вправо, ток базы уменьшается и при малых значениях Uбэ становится отрицательным. Влияние напряжения Uкэ на величину входного тока практически прекращается при напряжениях, больших 0,1…0.2 В.


Читайте также


  • - Статические характеристики биполярного транзистора

    Работа 2 Статические характеристики полупроводникового диода Работа 1 Лабораторный практикум Цель работы: изучение системы параметров модели диода; исследование влияния параметров модели диода на вольтамперные характеристики; освоение режима... [читать подробенее]


  • - Статические характеристики биполярного транзистора

    Как уже отмечалось в п. 3.1, транзистор в электрических схемах используется в качестве четырехполюсника, характеризующегося четырьмя величинами: входным и выходным напряжениями и входным и выходным токами ( uВХ, uВЫХ, iВХ, iВЫХ). Функциональные зависимости между этими... [читать подробенее]


  • - Статические характеристики биполярного транзистора

    Статические характеристики необходимы для рассмотрения свойств транзистора и для практических расчетов транзисторных схем. Статические характеристики устанавливают связь между постоянными входными и выходными токами и напряжениями и представляются в виде графиков. ... [читать подробенее]


  • - Статические характеристики биполярного транзистора

    Зависимости между токами и напря­жениями в транзисторах выражаются статическими характеристиками транзи­сторов, снятыми при постоянном токе и отсутствии нагрузки в выходной цепи. Характеристики необходимы для рас­смотрения свойств транзисторов и для практических... [читать подробенее]


  • - Статические характеристики биполярного транзистора с ОЭ

    В активном режиме усилительные показатели Усилительные свойства биполярных транзисторов Основные показатели: 1) Коэффициент усиления по току: ; 2) Коэффициент усиления по напряжению: ; 3) Коэффициент усиления по мощности: ; 4) Входное сопротивление . Схема ... [читать подробенее]


  • Исследование биполярного транзистора. Приобретение практических навыков по методике снятия входных и выходных характеристик транзистора

    Лабораторная работа № 4

    Исследование биполярного транзистора.

    1. Тема работы.

    Биполярные транзисторы.

    2. Требования к знаниям, умениям, навыкам.

    Студент должен:

    ● иметь первоначальные навыки по пользованию ПК.

    ● уметь снимать параметры биполярного транзистора и анализировать его характеристики.

    ● знать классификацию биполярных транзисторов и назначение элементов в схеме.

    3. Цель работы.

    Закреплениетеоретических знаний и приобретение практических навыков по методике снятия входных и выходных характеристик транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, и по расчету h-параметров.

    4. Домашние задание.

    4.1. По одному из рекомендованных литературных источников изучите:

    ●  устройство, принцип и особенности работы транзистора,

    включенного по схеме с общим эмиттером;

    ●  входные   и   выходные   характеристики   транзистора   и схему для их снятия;

    ● h - параметры :  h11Э, - входное сопротивление, h21Э-коэффициент передачи тока эмиттера, h22Э - выходную проводимость;

    4.2. Проверьте свои знания путем устного ответа на контрольные вопросы и подготовить бланк отчета по лабораторной работе.

    5. Литература.

    5.1. И.В. Сиренький, В.В. Рябинин, С.Н. Голощапов

    Электронная техника. С.- Пб:. Питер, 2006г.

    5.2. В.И. Лачин, Н.С. Савельев. Ростов – на – Дону: Феникс,2004г.

    5.3. А.В. Андреев, М.И. Горлов. Ростов – на – Дону: Феникс,2003г.

    6. Основное оборудование.

    6.1. Персональный компьютер Pentium 3  1ГГц /256 ОЗУ.

    7. Лабораторное задание.

    7.1. Включить ЭВМ и запустить программу Electronics Workbench.

    7.2. Смоделировать схему для исследования биполярного транзистора с

    ОЭ, приведенную на рис.1.

    7.3. Снять входные характеристики транзистора Iб = f (Uбэ) при Uкэ=

    const, где Iб - ток базы;

    Uб, - напряжение на базе относительно эмиттера;

    Ukэ - напряжение на коллекторе относительно эмиттера;

    7.4. Снять выходные характеристики транзистора IK = f(UKЭ) при

    Iб =const, где Iк - ток коллектора.

    7.5. Определить по статическим входным и выходным характеристикам:  h11Э, h21Э, h22Эи Рк - постоянная рассеиваемая мощность транзистора (рабочую точку выбрать самостоятельно).

    7.6. Сдать зачет по лабораторной работе.

    8. Порядок выполнения работы.

    8.1. Смоделируйте схему для снятия входной характеристики транзистора приведенную на рис.1.

    Рисунок 1 – Схема для снятия входной характеристики биполярного транзистора с ОЭ.

    8.2. Снимите входные характеристики биполярного транзистора Iб = f (Uбэ) при Uкэ= const.

    ● установите фиксированное напряжение коллектор - эмиттер Uкэ с помощью источника питания G1 согласно таблице 1 и контролируйте его по вольтметру PU2.

    ● измените напряжение база - эмиттер Uбэ с помощью источника напряжения G1 по таблице 1 и контролируйте его по вольтметру PU1.

    ● по амперметру PA1 определите изменения тока базы Iб.

    ● результаты измерений занесите в таблицу 1.

    Таблица 1.

    Iб,мА

    0

    0,05

    0,07

    0,1

    0,15

    0,2

    0,25

    0,35

    0,45

    0,65

    1

    UKЭ=0В

    Uбэ

    UKЭ=12В

    Uбэ

    8.3. Смоделируйте схему для снятия выходной характеристики

    транзистора приведенную на рис.2.

    Рисунок 2 - Схема для снятия выходной характеристики биполярного транзистора с ОЭ.

    8.3.Снимите выходные характеристики биполярного транзистора

    IK=f(UKЭ)  при Iб =const.

    ● установите фиксированный ток базы Iб с помощью источника тока Е1 согласно таблице 2 и контролируйте его по амперметру PA1.

    ● измените напряжение коллектор - эмиттер Uкэ с помощью источника напряжения G1 по таблице 2 и контролируйте его по вольтметру PU2.

    ● по амперметру PA2 определите ток коллектора Iк.

    ● результаты измерений Iк занести в таблицу 2.

    Таблица 2.

    Входная выходная характеристика - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

    Входная выходная характеристика

    Cтраница 1


    Входные и выходные характеристики получают экспериментально, переходные характеристики могут быть построены на основе семейства выходных характеристик.  [2]

    Входные и выходные характеристики показаны на рис. 65, д, е, а основные параметры приведены ниже.  [4]

    Входные и выходные характеристики схемы ОК аналогичны характеристикам схемы ОЭ.  [6]

    Знание входных и выходных характеристик логического семейства необходимо для организации любых взаимосвязей с внешним миром. Как обычно, мы подробно рассмотрим семейства ТТЛ и КМОП, так как они могут использоваться почти во всех применениях.  [7]

    Семейства входных и выходных характеристик биполярного транзистора содержат подробную информацию, которая при анализе транзисторных схем в ряде случаев оказывается излишней.  [9]

    Соответственно различают входные и выходные характеристики.  [11]

    Если известны входные и выходные характеристики системы, проблемы ее оптимизации считаются во многом решенными.  [12]

    В справочнике приводятся входные и выходные характеристики для схем с общей базой и общим эмиттером. На основании этих характеристик могут быть построены переходные характеристики и примерные зависимости от режима и температуры параметров четырехполюсника малого и большого сигналов в области усиления ( активная область) и параметров области насыщения - напряжений и сопротивлений.  [13]

    Какой вид имеют входные и выходные характеристики плоскостного транзистора, включенного по схеме ОЭ. Как изменяется вид входных и выходных характеристик транзистора при повышении температуры окружающей среды.  [14]

    Страницы:      1    2    3    4    5

    Shahram Marivani - ХАРАКТЕРИСТИКИ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА

    ХАРАКТЕРИСТИКИ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА

    ЗАДАЧИ:

    Ознакомиться с теорией работы биполярных переходных транзисторов (БЮТ). и изучить V-I характеристики BJT

    ВВЕДЕНИЕ:

    Тип транзистора (NPN или PNP) можно определить с помощью мультиметра. Тест проверяет полярность переходов база-эмиттер и база-коллектор.Этот тест необходимо выполнить в начале лабораторного сеанса. Для BJT есть три региона работы;

    1. Активная область: в этой области базовый эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а переход база-коллектор имеет обратное смещение. Эта область - нормальный транзистор режим работы на усиление и характеризуется коэффициентом усиления транзистора по току значение, бета.
    2. Область отсечки: в этой области переходы база-эмиттер и база-коллектор обратное смещение, и транзистор действует как разомкнутый переключатель.(Я C = 0)
    3. Область насыщения: в этой области переходы база-эмиттер и база-коллектор смещен в прямом направлении, и транзистор действует как замкнутый переключатель. (V CE = 0)

    В активной области транзистора была определена добротность для количественной оценки способность транзистора усиливать входной сигнал. Этот параметр определяется как соотношение между I C и I B , которое обычно называется β-фактором.Аналогично коэффициент α равен определяется как отношение между I C и I E . Таким образом;

    β = I C / I B и α = I C / I E

    Легко показать, что β = α / (1 - α) и α = β / (β + 1). Как показывает практика, чем больше значение β, тем выше коэффициент усиления транзистор, т.е. тем лучше транзистор. Типичные значения β находятся в диапазоне от 80 до 300 или выше.

    РАБОТА В ЛАБОРАТОРИИ

    1. Определите тип транзистора, используя сопротивление перехода постоянного тока транзистора:
      Проверьте тип транзистора для каждого блока, проверив полярность базы-эмиттера соединение. Используйте мультиметр Fluke в режиме сопротивления. Сведите ваши измеренные данные в таблицу. Для данного транзистора (2N3904) измерьте сопротивление прямого и обратного смещения. между базой и эмиттером, базой и коллектором и коллектором и эмиттером. Выводы этого транзистора показаны на Фигура 1.

    2. Рисунок 1 - Упрощенная схема и подключение выводов транзистора 2N3904
    3. I C - V BE Характеристика биполярного переходного транзистора:
      Подключите испытательную схему транзистора, как показано на рисунке 2. Установите напряжение постоянного тока (V B ) на нулевого напряжения и V CC до 10 В. Увеличьте V B с шагом 0,1 В и измерьте напряжение постоянного тока между базой и эмиттером (V BE ), постоянный ток через коллектор I C и ток через базу I B .Сведите свои показания в ясную таблицу и постройте график зависимости I C от V BE . Убедитесь, что вы взяли достаточно точек данных, чтобы построить типичную характеристику. БЮТ. Вычислить β для каждой измеренной точки данных и свести в таблицу рассчитанные значения β с измеренными данными. График β по сравнению с V BE .

    4. Рисунок 2 - Испытательная схема для измерения характеристик биполярного транзистора V BE и I C
    5. Измерение I C в сравнении с характеристикой V CE биполярного транзистора:
      Используя испытательную схему на Рисунке 2, отрегулируйте V B для генерирования тока 50 мкА в базе транзистор.Измените V CC , чтобы изменить V CE . Выберите разумные шаги для V CE (маленькие шаги при более низких напряжениях; 0,1 В для значений от 0 до 1,0 В и большие шаги при более высоких напряжениях; 1,0 В для значений выше 1,0 В). Измерьте V CE и I C .
      Повторите вышеуказанное измерение для I B = 100 мкА, 150 мкА и 200 мкА. Постройте набор кривые для I C в сравнении с V CE для постоянного I B .
      По измеренным данным определите диапазон V CE , в котором I C близок к нулю ампер.
      Найдите значение α из этого набора измеренных данных, затем вычислите β. Сравните значение β, полученное в результате этого измерения, и значение, полученное в результате измерения выполнено в 2.

    Биполярный переходной транзистор (BJT): что это такое и как это работает?

    Что такое BJT?

    Биполярный переходной транзистор (также известный как BJT или BJT-транзистор) представляет собой трехконтактное полупроводниковое устройство, состоящее из двух p-n переходов, которые могут усиливать или усиливать сигнал.Это устройство, управляемое током. Три вывода BJT - это база, коллектор и эмиттер. BJT - это тип транзистора, в котором в качестве носителей заряда используются электроны и дырки.

    Сигнал малой амплитуды, поданный на базу, доступен в усиленной форме на коллекторе транзистора. Это усиление, обеспечиваемое BJT. Обратите внимание, что для выполнения процесса усиления требуется внешний источник питания постоянного тока.

    Есть два типа транзисторов с биполярным переходом - транзисторы NPN и транзисторы PNP.Схема этих двух типов транзисторов с биполярным переходом приведена ниже.
    Из приведенного выше рисунка видно, что каждый BJT состоит из трех частей: эмиттер, база и коллектор. J E и J C представляют собой соединение эмиттера и соединение коллектора соответственно. Теперь нам изначально достаточно знать, что эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а переходы коллектор-база - в обратном направлении. В следующей теме будут описаны два типа этих транзисторов.

    Биполярный переходной транзистор NPN

    В биполярном транзисторе npn (или npn-транзисторе) один полупроводник p-типа находится между двумя полупроводниками n-типа, как показано на схеме ниже npn-транзистора

    Теперь I E , I C - ток эмиттера и ток сбора соответственно, а V EB и V CB - напряжение эмиттер-база и напряжение коллектор-база соответственно. Согласно соглашению, если для тока эмиттера, базы и коллектора I E , I B и I C ток идет в транзистор, знак тока принимается положительным, и если ток выходит из транзистора, то знак принимается отрицательным.Мы можем свести в таблицу различные токи и напряжения внутри транзистора n-p-n.

    9016 -
    Тип транзистора I E I B I C V EB V CB V CE
    + + - + +

    Биполярный PNP транзистор

    Аналогично для биполярного перехода pnp двухполюсный транзистор (или полупроводниковый транзистор n-pnp), полупроводниковый транзистор типа n-n Полупроводники p-типа.Схема транзистора p-n-p показана ниже.

    Для транзисторов p-n-p ток входит в транзистор через вывод эмиттера. Как и любой транзистор с биполярным переходом, переход эмиттер-база смещен в прямом направлении, а переход коллектор-база - в обратном направлении. Мы можем табулировать ток эмиттера, базы и коллектора, а также напряжение эмиттер-база, база коллектора и напряжение коллектор-эмиттер для p-n-p транзисторов.

    p - p
    Тип транзистора I E I B I C V EB V CB V CE
    + - - + - -

    Принцип работы BJT

    На рисунке показан npn-транзистор, смещенный в активной области (см. Смещение транзистора), переход смещен в прямом направлении, тогда как переход CB имеет обратное смещение.Ширина обедненной области BE-перехода мала по сравнению с шириной CB-перехода.

    Прямое смещение в BE-переходе снижает барьерный потенциал и заставляет электроны течь от эмиттера к базе. Поскольку основание тонкое и слегка легированное, оно состоит из очень небольшого количества дырок, поэтому некоторые электроны из эмиттера (около 2%) рекомбинируют с дырками, присутствующими в области базы, и вытекают из вывода базы.

    Это составляет базовый ток, он течет из-за рекомбинации электронов и дырок (обратите внимание, что направление обычного тока противоположно направлению потока электронов).Оставшееся большое количество электронов пересечет коллекторный переход с обратным смещением и составит ток коллектора. Таким образом, по KCL,

    Базовый ток очень мал по сравнению с током эмиттера и коллектора.

    Здесь большинство носителей заряда - электроны. Транзистор p-n-p работает так же, как и транзистор n-p-n, с той лишь разницей, что большинство носителей заряда - это дырки, а не электроны. Лишь небольшая часть тока течет из-за основных носителей, а большая часть тока течет из-за неосновных носителей заряда в BJT.Следовательно, они называются устройствами неосновных носителей.

    Эквивалентная схема BJT

    p-n переход представлен диодом. Поскольку транзистор имеет два p-n перехода, он эквивалентен двум диодам, соединенным спина к спине. Это называется двухдиодной аналогией BJT.

    Характеристики биполярных переходных транзисторов

    Биполярный транзистор состоит из трех частей: коллектор, эмиттер и база. Прежде чем узнать о характеристиках биполярного переходного транзистора , мы должны знать о режимах работы для этого типа транзисторов.Режимы:

    1. Режим с общей базой (CB)
    2. Режим с общим эмиттером (CE)
    3. Режим с общим коллектором (CC)

    Ниже показаны все три типа режимов. разные характеристики для разных режимов работы. Характеристики - это не что иное, как графические формы отношений между различными переменными тока и напряжения транзистора. Характеристики p-n-p транзисторов приведены для разных режимов и разных параметров.

    Характеристики общей базы

    Входные характеристики

    Для транзистора p-n-p входным током является ток эмиттера (I E ), а входным напряжением - напряжение базы коллектора (В CB ).

    Поскольку переход эмиттер-база смещен в прямом направлении, график зависимости I E от V EB аналогичен прямым характеристикам p-n диода. I E увеличивается для фиксированного V EB , когда увеличивается V CB .

    Выходные характеристики

    Выходные характеристики показывают соотношение между выходным напряжением и выходным током I C - это выходной ток и напряжение коллектор-база, а ток эмиттера I E - это входной ток и работает как параметры. На рисунке ниже показаны выходные характеристики p-n-p транзистора в режиме CB.

    Как известно, для p-n-p транзисторов I E и V EB положительные, а I C , I B , V CB - отрицательные.Это три области на кривой, область насыщения активной области и область отсечки. Активная область - это область, в которой транзистор работает нормально.

    Здесь эмиттерный переход имеет обратное смещение. Теперь область насыщения - это область, где оба перехода эмиттер-коллектор смещены в прямом направлении. И, наконец, отсеченная область - это область, где и эмиттерный, и коллекторный переходы смещены в обратном направлении.

    Характеристики общего эмиттера

    Входные характеристики

    I B (ток базы) - входной ток, В BE (напряжение базы - эмиттер) - входное напряжение для режима CE (общий эмиттер).Таким образом, входные характеристики для режима CE будут отношениями между I B и V BE с V CE в качестве параметра. Характеристики показаны ниже.

    Типичные входные характеристики CE аналогичны характеристикам p-n диода с прямым смещением. Но по мере увеличения V CB ширина основания уменьшается.

    Выходные характеристики

    Выходные характеристики для режима CE - это кривая или график между током коллектора (I C ) и напряжением коллектор-эмиттер (V CE ), когда базовый ток I B является параметром.Характеристики показаны ниже на рисунке.

    Как и выходные характеристики транзистора с общей базой, режим CE также имеет три области: (i) активная область, (ii) области отсечки, (iii) область насыщения. Активная область имеет обратное смещение коллекторной области и прямое смещение эмиттерного перехода.

    Для области отсечки эмиттерный переход слегка смещен в обратном направлении, и ток коллектора не отсекается полностью. И, наконец, для области насыщения как коллектор, так и эмиттерный переход смещены в прямом направлении.

    История BJT

    В 1947 году Дж. Барден, У. Браттерин и У. Шокли изобрели транзистор. Термин транзистор был дан Джоном Р. Пирсом. Хотя изначально он назывался твердотельной версией вакуумного триода, термин «транзистор» сохранился. В этой статье мы рассматриваем транзистор Bipolar Junction Transistor (BJT) .

    Слово «транзистор» образовано от слов «переход» и «резистор», оно описывает работу BJT i.е. передача входного сигнала от цепи с низким сопротивлением к цепи с высоким сопротивлением. Этот тип транзистора состоит из полупроводников.

    Транзисторы используются в создании интегральных схем (ИС). Количество транзисторов, которые мы смогли уместить в ИС, быстро увеличилось с момента их создания, удваиваясь примерно каждые 2 года (известный как закон Мура).

    Итак, почему это называется переходным транзистором? Ответ кроется в конструкции.Мы уже знаем, что такое полупроводники p-типа и n-типа.

    Теперь, в этом типе транзисторов, любой один тип полупроводников зажат между другим типом полупроводников. Например, n-тип может быть зажат между двумя полупроводниками p-типа, или аналогично один p-тип может быть зажат между двумя полупроводниками n-типа.

    Как обсуждалось выше, они называются pnp-транзисторами и npn-транзисторами соответственно. Теперь, когда есть два перехода разных типов полупроводников, это называется переходным транзистором.Это называется биполярным, потому что проводимость происходит за счет как электронов, так и дырок.

    Применение BJT

    BJT используются в дискретной схеме, разработанной из-за наличия многих типов, и, очевидно, из-за его высокой крутизны и выходного сопротивления, которое лучше, чем у MOSFET. BJT также подходят для высокочастотного применения.

    Вот почему они используются в радиочастоте для беспроводных систем. Еще одним применением BJT можно назвать усилитель слабого сигнала, металлический фотоэлемент приближения и т. Д.

    Усилитель на биполярных транзисторах

    Чтобы понять концепцию усилителя на биполярных транзисторах , мы должны сначала взглянуть на схему p-n-p транзистора.


    Теперь, когда входное напряжение немного изменяется, скажем, ΔV i напряжения эмиттер-база изменяет высоту барьера и ток эмиттера на ΔI E . Это изменение тока эмиттера вызывает падение напряжения ΔV O на сопротивлении нагрузки R L , где

    ΔV O дает выходное напряжение усилителя.Имеется отрицательный знак, поскольку ток коллектора дает падение напряжения на R L с полярностью, противоположной опорной полярности. Коэффициент усиления по напряжению A В для усилителя задается отношением выходных напряжений ΔV O к входному напряжению ΔV i , поэтому


    называется коэффициентом усиления транзистора по току. Из приведенной выше диаграммы видно, что увеличение напряжения эмиттера уменьшает прямое смещение на переходе эмиттера, таким образом, уменьшает ток коллектора.

    Указывает, что выходное напряжение и входное напряжение совпадают по фазе. Теперь, наконец, коэффициент усиления мощности Ap транзистора представляет собой соотношение между выходной мощностью и входной мощностью.

    Символ, конструкция, работа, характеристики и применение

    Транзисторы являются одним из очень важных компонентов, используемых в конструкциях электронных схем. Эти скромные компоненты можно найти почти везде; Транзисторы доказывают свое присутствие от простых схем релейных драйверов до сложных схем материнской платы.Фактически, ваши микроконтроллеры и микропроцессоры представляют собой не что иное, как набор большого количества транзисторов, синтезированных для выполнения коллективной операции. Помните, что многие переключающие устройства, такие как BJT, MOSFET, IGBT, SCR, TRIAC, DIAC и т. Д., Могут вместе называться транзисторами. Но самым основным (самым старым) транзистором является транзистор BJT, поэтому в этой статье мы подробно рассмотрим это, вы можете использовать ссылки, чтобы узнать больше о других переключателях питания.

    BJT - это короткая форма биполярного переходного транзистора , это твердотельное устройство, управляемое током, которое можно использовать для электронного переключения цепи, вы можете думать об этом как о своем обычном переключателе вентилятора или света, но вместо вас включив его вручную, можно управлять электроникой.С технической точки зрения, BJT - это трехконтактное устройство с эмиттером, коллектором и выводом базы, ток, протекающий через эмиттер и коллектор, регулируется величиной тока, приложенного к базе. Опять же, вы можете рассматривать эмиттер и коллектор как два конца вашего переключателя, и вместо нажатия переключателя у нас есть базовый штифт, который может принимать управляющий сигнал. Но как именно это работает? А как с помощью транзистора построить интересные схемы? Это именно то, на что мы собираемся ответить в этом уроке.

    Обозначение транзисторов BJT

    Начнем с символа транзисторов , чтобы вы могли идентифицировать их в цепи. На приведенной ниже схеме показаны символы двух транзисторов типа . Слева - это символ для транзистора PNP , а справа - символ для NPN-транзистора . Как я уже сказал, вы сможете увидеть три клеммы: эмиттер, коллектор и базу для обоих типов транзисторов.

    Разница между транзисторами PNP и NPN заключается в том, что стрелка на конце эмиттера, если вы заметили, стрелка в транзисторе PNP упоминается как движущаяся от эмиттера к базе, тогда как в транзисторе NPN стрелка будет переход от базы к эмиттеру. Направление стрелки представляет направление тока в транзисторе, в PNP ток будет течь от эмиттера к базе, аналогично в транзисторе NPN ток будет течь от базы к эмиттеру.

    Еще одно важное отличие состоит в том, что транзистор NPN остается открытым до тех пор, пока он не получит сигнал на выводе базы, в то время как транзистор PNP остается закрытым до тех пор, пока на вывод базы не будет подан управляющий сигнал, как показано в приведенном выше файле GIF.

    Конструкция биполярного переходного транзистора

    BJT образован тремя слоями полупроводниковых материалов, если это транзистор PNP, он будет иметь две области P-типа и одну область N-типа, аналогично, если это транзистор NPN, он будет иметь две области N-типа. области и одна область P-типа.Два внешних слоя - это места, где фиксируются выводы коллектора и эмиттера, а вывод базы фиксируется на центральном слое.

    Конструкция может быть просто объяснена аналогией с двумя диодами для транзистора , как показано на изображении выше. Если вы хотите узнать больше о диодах, вы можете прочитать его статью. Рассмотрим два диода, соединенных друг с другом с помощью катода, тогда точка встречи может быть расширена, чтобы сформировать базовый вывод, а два конца анода действуют как коллектор и эмиттер PNP-транзистора.Точно так же, если вы подключаете анодные концы диода, то точка встречи анодов может быть расширена до клеммы базы, а два катодных конца действуют как коллектор и эмиттер NPN-транзистора.

    Работа транзистора (BJT)

    Практически транзистор работает очень просто, он может использоваться как переключатель или как усилитель. Но для базового понимания давайте начнем с того, как транзистор в качестве переключателя работает в цепи.

    Когда управляющее напряжение подается на базовый вывод, требуемый базовый ток (I B ) течет в базовый вывод, который управляется базовым резистором . Этот ток включает транзистор (переключатель закрыт) и позволяет току течь от коллектора к эмиттеру. Этот ток называется током коллектора (I C ) , а напряжение на коллекторе и эмиттере называется V BE . Как вы можете видеть на изображении, мы используем напряжение низкого уровня, например 5 В, для управления нагрузкой с более высоким напряжением 12 В с помощью этого транзистора.

    Теперь для теории, рассмотрим транзистор NPN, переход BE - с прямым смещением , а переход CB - с обратным смещением . Ширина области истощения в соединении CB больше по сравнению с областью истощения в соединении BE. Когда BE-переход смещен вперед, он уменьшает барьерный потенциал, следовательно, электроны начинают течь от эмиттера к базе. Базовая область очень тонкая и слабо легирована по сравнению с другими областями, следовательно, она состоит из очень небольшого количества дырок, электроны, которые текут из эмиттера, будут рекомбинировать с дырками, присутствующими в базовой области, и начнут течь. вне базовой области в виде базового тока.Большое количество оставшихся электронов будет перемещаться через коллекторный переход обратного смещения в форме коллекторного тока.

    На основании закона Кирхгофа , мы можем сформулировать текущее уравнение как

      I  E  = I  B  + I  C   

    Где, I E , I B, и I C - ток эмиттера, базы и коллектора соответственно. Здесь базовый ток будет очень мал по сравнению с током эмиттера и коллектора, поэтому I E ~ I C

    Точно так же, когда вы рассматриваете транзистор PNP, они работают так же, как транзистор NPN, но в транзисторах NPN основными носителями заряда являются дырки (положительно заряженная частица), но в транзисторе NPN носителями заряда являются электроны (отрицательно заряженные частица).

    Характеристики БЮТ

    BJT можно подключить в трех различных конфигурациях, оставив одну общую клемму и используя две другие клеммы для входа и выхода. Эти три типа конфигураций по-разному реагируют на входной сигнал, подаваемый на схему, из-за статических характеристик BJT. Три различных конфигураций BJT перечислены ниже.

    • Конфигурация Common Base (CB)
    • Конфигурация с общим эмиттером (CE)
    • Общий коллектор (CC) Конфигурация

    Среди них конфигурации с общей базой будут иметь усиление по напряжению, но без усиления по току, тогда как конфигурация с общим коллектором имеет усиление по току, но без усиления по напряжению, а конфигурация с общим эмиттером будет иметь усиление как по току, так и по напряжению.

    Конфигурация Common Base (CB)

    Конфигурация общей базы также называется конфигурацией с заземленной базой , где база BJT соединена как общая между входным и выходным сигналами. Входной сигнал на BJT подается через клеммы базы и эмиттера, а выходной сигнал от BJT поступает через клеммы базы и коллектора. Входной ток (I E ), протекающий через эмиттер, будет значительно выше по сравнению с током базы (I B ) и током коллектора (I C ), поскольку ток эмиттера является суммой обоих Базовый ток и ток коллектора.Поскольку выходной ток коллектора меньше входного тока эмиттера, коэффициент усиления по току для этой конфигурации будет равен единице (1) или меньше .

    Входные характеристики

    Вход Характеристическая кривая для конфигураций с общей базой проведена между током эмиттера I E и напряжением между базой и эмиттером V EB . Во время конфигурации с общей базой транзистор смещается в прямом направлении, поэтому он будет показывать характеристики, аналогичные характеристикам прямого действия p-n диода, где I E увеличивается для фиксированного V EB , когда увеличивается V CB .

    Выходные характеристики

    Выходные характеристики конфигурации с общей базой даны между током коллектора I C и напряжением между коллектором и базой V CB , здесь ток эмиттера I E является параметром измерения. В зависимости от операции на кривой есть три разных участка, сначала активная область , , здесь BJT будет работать нормально, а эмиттерный переход смещен в обратном направлении.Затем идет область насыщения , где как эмиттерный, так и коллекторный переходы смещены в прямом направлении. Наконец, область отсечки , где и эмиттерный, и коллекторный переходы смещены в обратном направлении.

    Конфигурация с общим эмиттером (CE)

    Конфигурация общего эмиттера также называется конфигурацией заземленного эмиттера, где эмиттер действует как общий вывод между входом, применяемым между базой и эмиттером, и выходом, полученным между коллектором и эмиттером.Эта конфигурация обеспечивает наивысший коэффициент усиления по току и мощности по сравнению с двумя другими типами конфигураций, это связано с тем, что входной импеданс низкий, поскольку он подключен к смещенному в прямом направлении PN-переходу, тогда как выходное сопротивление высокое. как это получается для PN-перехода с обратным смещением.

    Входные характеристики

    Характеристики входа конфигурации общего эмиттера рисуются между базовым током I B и напряжением между базой и эмиттером V BE .Здесь наиболее распространенным параметром является напряжение между коллектором и эмиттером. Если бы вы могли видеть, не будет большой разницы между характеристической кривой предыдущей конфигурации, за исключением изменения параметров.

    Выходные характеристики

    Выходные характеристики показаны между током коллектора I C и напряжением между коллектором и эмиттером V CE . Конфигурация CE также имеет три разные области: в активной области , , коллекторный переход смещен в обратном направлении, а эмиттерный переход смещен в прямом направлении, в области отсечки , эмиттерный переход слегка смещен в обратном направлении и ток коллектора полностью не отключается, и, наконец, в области насыщения и коллекторный, и эмиттерный переходы смещены в прямом направлении.

    Общий коллектор (CC) Конфигурация

    Конфигурация общего коллектора также называется конфигурацией заземленного коллектора, в которой клемма коллектора остается общей клеммой между входным сигналом, подаваемым на базу и эмиттер, и выходным сигналом, полученным на коллекторе и эмиттере. Эта конфигурация обычно называется повторителем напряжения или схемой эмиттерного повторителя .Эта конфигурация будет полезна для приложений согласования импеданса , поскольку она имеет очень высокий входной импеданс, порядка сотен тысяч Ом, при относительно низком выходном импедансе.

    Применение биполярных переходных транзисторов (BJT)

    BJT может использоваться в различных приложениях, таких как логические схемы, схемы усиления, колебательные схемы, схемы с несколькими вибраторами, схемы ограничения, схемы таймера, схемы задержки времени, схемы переключения и т. Д.

    Виды упаковки

    Для лучшего использования в различных приложениях, BJT доступны в различных пакетах, таких как TO-3, TO-5, TO-8, TO-18, TO-36, TO-39, TO-46, TO-52. , ТО-66, ТО-72, ТО-92, ТО-126, ТО-202, ТО-218, ТО-220, ТО-226, ТО-254, ТО-257, ТО-258, ТО-259, ТО -264 и ТО-267. Вы также можете ознакомиться с нашими статьями о различных типах пакетов IC, чтобы узнать о популярных типах и их названиях.

    Узнайте об электронике - тест на биполярные переходные транзисторы

    • Изучив этот раздел, вы сможете:
    • Понимать использование обычных графиков характеристик транзисторов.
    • • Передаточные характеристики.
    • • Входные и выходные характеристики.
    • • Взаимные характеристики.
    • При описании работы переходных транзисторов.

    BJT - это транзистор, управляемый током, что означает, что ток, протекающий между эмиттером и коллектором транзистора, намного больше, чем ток между базой и эмиттером. Таким образом, небольшой базовый ток контролирует гораздо больший ток коллектора / эмиттера.Отношение двух токов I CE / I BE является постоянным при условии, что напряжение коллектора-эмиттера V CE является постоянным. Следовательно, если ток базы повышается, то увеличивается и ток коллектора.

    Рис. 3.5.1 Передаточная характеристика.

    Передаточная характеристика BJT

    Это соотношение представляет собой УСИЛЕНИЕ ТОКА транзистора и обозначается символом h fe . Транзистор с довольно низким коэффициентом усиления может иметь коэффициент усиления по току от 20 до 50, в то время как тип с высоким коэффициентом усиления может иметь коэффициент усиления от 300 до 800 или более.Разброс значений h fe для любого данного транзистора довольно велик, даже для транзисторов одного типа и партии. График I CE / I BE , показанный на рис. 3.5.1, называется ПЕРЕДАЧНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ, а наклон графика показывает h fe для этого транзистора.

    Характеристические кривые (графики) могут быть построены для отображения других параметров транзистора и используются как для детализации характеристик конкретного устройства, так и в качестве помощи при проектировании усилителей.Показанные здесь примеры типичны для BJT, когда они используются в качестве усилителей напряжения.

    Входная характеристика BJT

    Рис. 3.5.2 Входная характеристика.

    ВХОДНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА (рис. 3.5.2), график зависимости тока базы-эмиттера I BE от напряжения базы-эмиттера V BE (I BE / V BE ) показывает входную проводимость транзистора. Поскольку проводимость I / V обратно пропорциональна СОПРОТИВЛЕНИЮ (V / I), эту кривую можно использовать для определения входного сопротивления транзистора.Крутизна этой конкретной кривой, когда напряжение V BE превышает 1 вольт, показывает, что входная проводимость очень высока, и есть большое увеличение тока (на практике обычно достаточно, чтобы разрушить транзистор!) Для очень небольшого увеличения. в V BE . Следовательно, входное СОПРОТИВЛЕНИЕ должно быть низким. График кривых составляет примерно от 0,6 до 0,7 вольт, показывая, что входное сопротивление транзистора изменяется в зависимости от протекающего тока базы, и ниже примерно 0,5 вольт базовый ток прекращается.

    Выходная характеристика BJT

    Рис. 3.5.3 Выходная характеристика.

    На рис. 3.5.3 показана ВЫХОДНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, крутизна которой дает значение выходной проводимости (и, косвенно, выходного сопротивления). Почти горизонтальные части линий графика показывают, что изменение напряжения коллектор-эмиттер V CE почти не влияет на ток коллектора в этой области, как раз тот эффект, которого следовало ожидать, если бы на выходе транзистора последовательно с ним был установлен резистор большого номинала. .Поэтому график показывает, что выходное сопротивление транзистора высокое.

    Эти характерные графики показывают, что для кремниевого транзистора с входом, применяемым между базой и эмиттером, и выходом, принимаемым между коллектором и эмиттером (метод соединения, называемый режимом общего эмиттера), можно было бы ожидать;

    • • Низкое входное сопротивление (от входной характеристики).
    • • Достаточно высокий коэффициент усиления (от передаточной характеристики).
    • • Высокое выходное сопротивление (от выходной характеристики).

    Взаимная характеристика BJT

    Рис. 3.5.4 Взаимная характеристика.

    Рис. 3.5.4, ВЗАИМНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА показывает график ВЗАИМНОЙ ПРОВОДИМОСТИ I C / V BE и иллюстрирует изменение тока коллектора, которое происходит при заданном изменении напряжения базы-эмиттера (т. Е. Напряжения входного сигнала). . Этот график относится к типичному кремниевому силовому транзистору. Обратите внимание на возможные большие токи коллектора и почти линейную зависимость между входным напряжением и выходным током.

    Характеристики, описанные на этой странице, относятся к типичному силовому транзистору, подключенному в режиме «общий эмиттер». Это один из трех возможных режимов подключения транзистора, описанных в модуле 3.6 BJT. - Транзисторные соединения.

    Примечание: во многих транзисторах токи будут намного меньше, чем показано в этих примерах. Для усилителей слабого сигнала базовые токи будут составлять несколько микроампер, а не миллиампер.

    Начало страницы

    Конфигурация с общей базой (CB) или усилитель с общей базой

    Общая база Конфигурация


    В общая базовая конфигурация, эмиттер - входной терминал, коллектор - это выходной терминал, а базовый терминал - подключен как общий терминал для входа и выхода.Тот означает, что терминал эмиттера и общий базовый терминал известны как входные клеммы, тогда как клемма коллектора и общий базовый терминал известен как выходной терминал.

    В общая базовая конфигурация, базовая клемма заземлена, поэтому общая базовая конфигурация также известна как заземленная база конфигурация. Иногда упоминается общая базовая конфигурация как общий базовый усилитель, CB-усилитель или CB конфигурация.

    входной сигнал подается между выводами эмиттера и базы в то время как соответствующий выходной сигнал снимается через коллекторные и базовые клеммы. Таким образом, базовый терминал транзистор является общим как для входных, так и для выходных клемм и поэтому она называется общей базовой конфигурацией.

    напряжение питания между базой и эмиттером обозначается V BE в то время как напряжение питания между коллектором и базой обозначается Автор: V CB .

    As упоминалось ранее, в каждой конфигурации база-эмиттер соединение J E всегда смещено вперед и коллектор-база J C всегда обратный пристрастный. Поэтому в общей базовой конфигурации переход база-эмиттер J E имеет прямое смещение и коллектор-база J C имеет обратное смещение.

    общая базовая конфигурация для обоих NPN и PNP транзисторы показаны на рисунке ниже.

    От приведенные выше принципиальные схемы транзисторов npn и pnp, он может видно, что для транзисторов npn и pnp на входе применяется к эмиттеру, а вывод берется из коллектор.Общая клемма для обеих цепей - это основание.

    Текущий поток в общей базе усилителя

    Для для понимания, давайте рассмотрим транзистор NPN в общая базовая конфигурация.

    npn-транзистор образуется, когда одиночный p-тип полупроводниковый слой зажат между двумя n-типами полупроводниковые слои.

    переход база-эмиттер J E смещен в прямом направлении напряжение питания В ВЕ при коллектор-база переход J C обратно смещен напряжением питания В CB .

    Срок к напряжению прямого смещения V BE , свободные электроны (основные носители) в области эмиттера испытывают сила отталкивания от отрицательной клеммы аккумулятора аналогично отверстия (большинство перевозчиков) в базовом регионе испытывают сила отталкивания от положительного вывода аккумулятор.

    As в результате свободные электроны начинают перетекать от эмиттера к базе аналогично дырки начинают перетекать от базы к эмиттеру. Таким образом бесплатно электроны, которые текут от эмиттера к базе и дыркам которые протекают от базы к эмиттеру, проводят электрические Текущий. Фактический ток переносится свободными электронами. которые перетекают от эмиттера к базе.Однако мы следуем общепринятый текущее направление от базы к эмиттеру. Таким образом электрический ток создается в области базы и эмиттера.

    свободные электроны, которые текут от эмиттера к базе, будут Совместите с отверстиями в области основания аналогично отверстиям которые текут от базы к эмиттеру, будут сочетаться с электроны в эмиттерной области.

    От На рисунке выше видно, что ширина базовой области очень тонкий. Поэтому лишь небольшой процент бесплатных электроны из области эмиттера объединятся с дырками в базовый регион и оставшееся большое количество свободных электроны пересекают базовую область и попадают в коллектор область. Большое количество свободных электронов, вошедших в регион коллектора испытает притягательную силу от положительный полюс аккумуляторной батареи.Таким образом, бесплатные электроны в области коллектора будут течь к положительный полюс аккумуляторной батареи. Таким образом, электрический ток равен производится в коллекторском регионе.

    электрический ток, производимый в области коллектора, в основном за счет свободных электронов из области эмиттера аналогично электрический ток, производимый в базовой области, также в первую очередь за счет свободных электронов из эмиттерной области.Следовательно, ток эмиттера больше, чем базовый ток и ток коллектора. Ток эмиттера - это сумма тока базы и коллектора.

    I E = I B + I C

    ср Знайте, что ток эмиттера - это входной ток, а ток коллектора ток - это выходной ток.

    выходной ток коллектора меньше входного эмиттера ток, поэтому коэффициент усиления по току этого усилителя на самом деле меньше 1.Другими словами, усилитель с общей базой ослабляет электрический ток, а не усиливает его.

    база-эмиттер разветвление J E на входе действует как передний смещенный диод. Таким образом, усилитель с общей базой имеет низкий входное сопротивление (низкое сопротивление входящему току). На С другой стороны, переход коллектор-база J C на выходная сторона действует как обратная смещенный диод.Таким образом, усилитель с общей базой имеет высокий выходное сопротивление.

    Следовательно, в усилитель с общей базой обеспечивает низкий входной импеданс и высокий выходное сопротивление.

    Транзисторы с низким входным сопротивлением и высоким выходным сопротивлением обеспечивают высокий коэффициент усиления по напряжению.

    Даже хотя коэффициент усиления по напряжению высокий, коэффициент усиления по току очень низкий и общий коэффициент усиления мощности общего базового усилителя низкий. по сравнению с другими конфигурациями транзисторных усилителей.

    транзисторные усилители с общей базой в основном используются в приложения, где требуется низкий входной импеданс.

    Усилитель с общей базой в основном используется как усилитель напряжения или текущий буфер.

    Это тип схемы транзистора не очень распространен и не является так же широко используется, как и две другие конфигурации транзисторов.

    Принцип работы pnp-транзистора с конфигурацией CB: То же, что и npn-транзистор с конфигурацией CB. Единственный разница в том, что свободные электроны npn-транзистора проводят большую часть ток, тогда как в транзисторе pnp отверстия проводят больше всего тока.

    Кому полностью описать поведение транзистора с CB конфигурации, нам понадобится два набора характеристик: они

    • Ввод характеристики
    • Выход характеристики.

    Ввод характеристики

    входные характеристики описывают взаимосвязь между входными ток (I E ) и входное напряжение (В BE ).

    Первый, проведите вертикальную линию и горизонтальную линию. Вертикальная линия представляет ось y, а горизонтальная линия представляет ось x. В принимается входной ток или ток эмиттера (I E ) по оси y (вертикальная линия) и входное напряжение (V BE ) снимается по оси x (горизонтальная линия).

    Кому определить входные характеристики, выходное напряжение V CB (напряжение коллектор-база) поддерживается постоянным на уровне нуля вольт и входное напряжение V BE увеличено с нуля вольт на разные уровни напряжения. Для каждого уровня напряжения входное напряжение (В BE ), входной ток (I E ) записывается на бумаге или в любой другой форме.

    Тогда кривая между входным током I E и входным напряжением V BE при постоянном выходном напряжении V CB (0 вольт).

    Далее, выходное напряжение (В CB ) увеличено с нуля вольт до определенного уровня напряжения (8 вольт) и поддерживается постоянным на 8 вольт. При увеличении выходного напряжения (V CB ), входное напряжение (V BE ) поддерживается постоянным на нуле вольт.После мы сохранили выходное напряжение ( В, CB ) постоянное при 8 вольт, входное напряжение V BE равно увеличился от нуля вольт до различных уровней напряжения. Для каждый уровень входного напряжения (В BE ), входной ток (I E ) записывается на бумаге или в любом другая форма.

    А Затем строится кривая между входным током I E и входное напряжение В BE при постоянном выходном напряжении В CB (8 вольт).

    Это повторяется для более высоких фиксированных значений выходного напряжения (V CB ).

    Когда выходное напряжение ( В, CB ) равно нулю и переход эмиттер-база J E смещен в прямом направлении входное напряжение (В BE ), переход эмиттер-база действует как обычный диод с p-n переходом. Итак, входные характеристики такие же, как прямые характеристики нормального pn переходной диод.

    Падение напряжения кремниевого транзистора составляет 0,7 вольт и на германиевом транзисторе 0,3 вольта. В нашем случае это кремниевый транзистор. Итак, из приведенного выше графика мы видим, что после 0,7 В небольшое увеличение входного напряжения (В BE ) быстро увеличит входной ток (I E ).

    Когда выходное напряжение (В CB ) увеличено с нуля вольт до определенного уровня напряжения (8 вольт), эмиттер ток будет увеличиваться, что, в свою очередь, уменьшает ширина обедненной области на переходе эмиттер-база.Как результат, падение напряжения будет уменьшено. Следовательно, кривые смещен влево для более высоких значений вывода напряжение В CB .

    Выход характеристики

    выходные характеристики описывают взаимосвязь между выходной ток (I C ) и выходное напряжение ( CB В).

    Первый, проведите вертикальную линию и горизонтальную линию. Вертикальная линия представляет ось y, а горизонтальная линия представляет ось x. В выходной ток или ток коллектора (I C ) берется по оси ординат (вертикальная линия) и выходное напряжение ( CB V) снимается по оси абсцисс (горизонтальная линия).

    Кому определить выходные характеристики, входной ток или ток эмиттера I E поддерживается постоянным равным нулю мА и выходное напряжение V CB увеличено с нуля вольт на разные уровни напряжения.Для каждого уровня напряжения выходное напряжение В CB , выходной ток (I C ) записывается.

    А Затем строится кривая между выходным током I C и выходное напряжение В CB при постоянном входном токе I E (0 мА).

    Когда ток эмиттера или входной ток I E равен 0 мА транзистор работает в области отсечки.

    Далее, входной ток (I E ) увеличен с 0 мА до 1 мА, регулируя входное напряжение V BE и входное ток I E поддерживается постоянным на уровне 1 мА. Пока увеличение входного тока I E , выходного напряжения V CB остается неизменным.

    После мы сохранили входной ток (I E ) постоянным на уровне 1 мА, выходное напряжение (В CB ) увеличено с нуля вольт на разные уровни напряжения.Для каждого уровня напряжения выходное напряжение ( CB V), выходной ток (I C ) записывается.

    А Затем строится кривая между выходным током I C и выходное напряжение В CB при постоянном входном токе I E (1 мА). Эта область известна как активная область транзистор.

    Это повторяется для более высоких фиксированных значений входного тока I E (Я.е. 2 мА, 3 мА, 4 мА и т. Д.).

    От Из приведенных выше характеристик видно, что при постоянном входной ток I E , при выходном напряжении V CB увеличивается, выходной ток I C остается постоянный.

    в область насыщения, оба перехода эмиттер-база J E и переход коллектор-база J C смещены в прямом направлении.Из приведенного выше графика мы видим, что внезапное увеличение ток коллектора при выходном напряжении V CB составляет переход коллектор-база J C смещен вперед.

    Ранний эффект

    Срок для прямого смещения переход база-эмиттер J E действует как диод с прямым смещением и из-за обратного смещения коллектор-база J C действует как обратносмещенный диод.

    Следовательно, в ширина истощения область на переходе база-эмиттер J E составляет очень мала, тогда как ширина обедненной области на коллектор-базовый переход J C очень большой.

    Если выходное напряжение V CB приложено к коллектор-базовый переход J C дополнительно увеличен, ширина обедненной области еще больше увеличивается.Базовый регион слабо легирован по сравнению с коллекторной областью. Так что область истощения проникает больше в базовую область и меньше в коллекторский регион. В результате ширина основания регион уменьшается. Эта зависимость базовой ширины от вывода напряжение (В CB ) известно как ранний эффект.

    Если выходное напряжение V CB приложено к коллектор-база J C сильно увеличена, ширина основания может быть уменьшена до нуля и вызывает напряжение пробой транзистора.Это явление известно как удар через.

    Транзистор параметры

    Динамический ввод сопротивление (r i )

    динамический входное сопротивление определяется как отношение изменения входного напряжение или напряжение эмиттера (В BE ) на соответствующее изменение входного тока или тока эмиттера (I E ), с выходным напряжением или напряжением коллектора (В CB ) держится на постоянном уровне.

    Входное сопротивление общей базы усилитель очень низкий.

    Динамический выход сопротивление (r o )

    динамический выход сопротивление определяется как отношение изменения выходного напряжения или напряжение коллектора (В CB ) к соответствующему изменение выходного тока или тока коллектора (I C ), при сохранении входного тока или тока эмиттера (I E ) при постоянном.

    Выходное сопротивление общего база усилителя очень высока.

    Текущее усиление (α)

    Текущий усиление транзистора в конфигурации CB определяется как соотношение выходного тока или тока коллектора (I C ) к входному току или току эмиттера (I E ).

    коэффициент усиления по току транзистора в конфигурации CB меньше чем единство.Типичный коэффициент усиления по току обычного базового усилителя составляет 0,98.


    Конфигурация с общим эмиттером (CE) или усилитель с общим эмиттером

    Общий эмиттер Конфигурация

    В общая конфигурация эмиттера, база - входной терминал, коллектор - выходной терминал, а эмиттер - общий терминал для ввода и вывода.Это означает, что база клемма и клемма общего эмиттера известны как вход клеммы, тогда как клемма коллектора и общий эмиттер клеммы известны как выходные клеммы.

    В общая конфигурация эмиттера, вывод эмиттера заземлен поэтому конфигурация общего эмиттера также известна как заземленная конфигурация эмиттера. Иногда обычная конфигурация излучателя также называется конфигурацией CE, общий эмиттер усилитель или усилитель CE.Общий эмиттер (CE) конфигурация - наиболее широко используемый транзистор конфигурация.

    усилители с общим эмиттером (CE) используются, когда большой ток необходимо усиление.

    входной сигнал подается между клеммами базы и эмиттера при этом выходной сигнал проходит между коллектором и эмиттерные клеммы.Таким образом, вывод эмиттера транзистора является общим как для ввода, так и для вывода и поэтому называется общая конфигурация излучателя.

    напряжение питания между базой и эмиттером обозначается V BE а напряжение питания между коллектором и эмиттером равно обозначается V CE .

    В конфигурация общего эмиттера (CE), входной ток или базовый ток обозначается I B и выводится Ток коллектора обозначается I C.

    усилитель с общим эмиттером имеет среднее входное и выходное сопротивление уровни. Таким образом, коэффициент усиления по току и по напряжению общего эмиттерный усилитель средний. Однако выигрыш в мощности высок.

    Кому полностью описать поведение транзистора с конфигурацией CE нам понадобится два комплекта характеристики - входные характеристики и выход характеристики.

    Ввод характеристики

    входные характеристики описывают взаимосвязь между входными ток или базовый ток (I B ) и входное напряжение или напряжение база-эмиттер (В BE ).

    Первый, проведите вертикальную линию и горизонтальную линию. Вертикальная линия представляет ось y, а горизонтальная линия представляет ось x.В входной ток или базовый ток (I B ) берется вместе Ось y (вертикальная линия), а входное напряжение (V BE ) отложено по оси x (горизонтальная линия).

    Кому определить входные характеристики, выходное напряжение V CE поддерживается постоянным при нулевом напряжении и входном напряжении V BE увеличивается от нуля вольт до различных уровней напряжения.Для каждый уровень входного напряжения (В BE ), соответствующий входной ток (I B ) записывается.

    А Затем строится кривая между входным током I B и входное напряжение В BE при постоянном выходном напряжении В CE (0 вольт).

    Далее, выходное напряжение (В CE ) увеличено с нуля вольт до определенного уровня напряжения (10 вольт) и выход напряжение (В CE ) поддерживается постоянным на уровне 10 вольт.Пока увеличение выходного напряжения ( В CE ), входное напряжение (V BE ) поддерживается постоянным на уровне нуля вольт. После мы поддерживали выходное напряжение (V CE ) постоянным на уровне 10 вольт, входное напряжение V BE увеличено с нуля вольт на разные уровни напряжения. Для каждого уровня напряжения входное напряжение (В BE ), соответствующий вход записывается ток (I B ).

    А Затем строится кривая между входным током I B и входное напряжение В BE при постоянном выходном напряжении В CE (10 вольт).

    Это процесс повторяется для более высоких фиксированных значений выходного напряжения (V CE ).

    Когда выходное напряжение ( В CE ) равно нулю и переход эмиттер-база смещен в прямом направлении входным напряжением (V BE ), переход эмиттер-база действует как нормальный p-n переходный диод.Итак, входные характеристики Конфигурация CE такая же, как и у обычного pn переходной диод.

    Падение напряжения кремниевого транзистора составляет 0,7 вольт и на германиевом транзисторе 0,3 вольта. В нашем случае это кремниевый транзистор. Итак, из приведенного выше графика мы видим, что после 0,7 В небольшое увеличение входного напряжения (В BE ) быстро увеличивает входной ток (I B ).

    В конфигурация с общим эмиттером (CE), входной ток (I B ) очень мало по сравнению с входным током (I E ) в общем базовая (CB) конфигурация. Входной ток в CE конфигурация измеряется в микроамперах (мкА) тогда как входной ток в конфигурации CB измеряется в миллиамперы (мА).

    В конфигурация с общим эмиттером (CE), входной ток (I B ) производится в базовой области, которая слегка легирована и имеет небольшая ширина. Таким образом, базовая область производит только небольшой ввод ток (I B ). С другой стороны, в общей базе (CB), входной ток (I E ) равен в области эмиттера, которая сильно легирована и имеет большая ширина.Таким образом, область эмиттера производит большой входной сигнал. ток (I E ). Следовательно, входной ток (I B ) выпускаемый в конфигурации с общим эмиттером (СЕ) имеет малые размеры, поскольку по сравнению с конфигурацией с общей базой (CB).

    Срок для прямого смещения переход эмиттер-база действует как прямой смещенный диод и из-за обратного смещения коллектор-база переход действует как диод с обратным смещением.

    Следовательно, в ширина обедненной области на переходе эмиттер-база равна очень мала, тогда как ширина обедненной области на коллектор-база очень большой.

    Если выходное напряжение V CE приложено к коллектор-база еще больше увеличивается, истощение ширина области еще больше увеличивается.Базовая область слегка легированный по сравнению с коллекторной областью. Итак, истощение область проникает больше в базовую область и меньше в коллекторский регион. В результате ширина базовой области уменьшается, что, в свою очередь, снижает входной ток (I B ) производится в базовом регионе.

    От Из приведенных выше характеристик видно, что для более высоких фиксированных значения выходного напряжения V CE , кривая смещается на правая сторона.Это связано с тем, что для более высоких фиксированных значений выходное напряжение, напряжение отключения увеличивается выше 0,7 вольт. Следовательно, чтобы преодолеть это падение напряжения, нужно больше вводить напряжение V BE необходимо, чем в предыдущем случае.

    Выход характеристики

    выходные характеристики описывают взаимосвязь между выходной ток (I C ) и выходное напряжение ( В CE ).

    Первый, проведите вертикальную линию и горизонтальную линию. Вертикальная линия представляет ось y, а горизонтальная линия представляет ось x. В выходной ток или ток коллектора (I C ) берется по оси y (вертикальная линия), а выходное напряжение (V CE ) снимается по оси x (горизонтальная линия).

    Кому определить выходные характеристики, входной ток или базовый ток I B поддерживается постоянным на уровне 0 мкА, а выходной напряжение V CE увеличено с нуля до разные уровни напряжения.Для каждого уровня выходного напряжения соответствующий выход записывается ток (I C ).


    А Затем строится кривая между выходным током I C и выходное напряжение В CE при постоянном входном токе I B (0 мкА).

    Когда базовый ток или входной ток I B = 0 мкА, транзистор работает в области отсечки.В этом области оба перехода смещены в обратном направлении.

    Далее, входной ток (I B ) увеличивается с 0 мкА до 20 мкА путем регулировки входного напряжения (V BE ). Вход ток (I B ) поддерживается постоянным на уровне 20 мкА.

    В то время как увеличение входной ток (I B ), выходное напряжение ( В CE ) поддерживается постоянным на уровне 0 вольт.

    После того, как мы сохранили ввод ток (I B ) постоянный при 20 мкА, выходное напряжение (V CE ) увеличено с нуля вольт до другого уровни напряжения. Для каждого уровня выходного напряжения (В CE ), соответствующий выходной ток (I C ) записывается.

    А Затем строится кривая между выходным током I C и выходное напряжение В CE при постоянном входном токе I B (20 мкА).Эта область известна как активная область транзистора. В этой области переход эмиттер-база смещен в прямом направлении и переход коллектор-база имеет обратное смещение.

    Это шаги повторяются для более высоких фиксированных значений входного тока I B (То есть 40 мкА, 60 мкА, 80 мкА и так далее).

    Когда выходное напряжение В CE снижено до небольшого значения (0.2 V) переход коллектор-база становится смещенным вперед. Этот потому что выходное напряжение V CE имеет меньшее влияние на переходе коллектор-база, чем входное напряжение V BE .

    As мы знаем, что переход эмиттер-база уже вперед пристрастный. Следовательно, когда оба соединения смещены вперед, транзистор работает в области насыщения.В этом области, небольшое увеличение выходного напряжения V CE приведет к быстро увеличивает выходной ток I C .

    Транзистор параметры

    Динамический ввод сопротивление (r

    i )

    динамический Вход сопротивление определяется как отношение изменения входного напряжения или базовое напряжение (В BE ) до соответствующего изменения по входному току или базовому току (I B ), с выходное напряжение или напряжение коллектора (В CE ) поддерживается на постоянный.

    В Конфигурация CE, входное сопротивление очень низкое.

    Динамический выходное сопротивление (r o )
    динамическое выход сопротивление определяется как отношение изменения выходного напряжения или напряжение коллектора (В CE ) к соответствующему изменение выходного тока или тока коллектора (I C ), при входном токе или базовом токе (I B ) поддерживается на постоянный.

    В Конфигурация CE, выходное сопротивление высокое.

    Текущее усиление (α)

    текущий коэффициент усиления транзистора в конфигурации CE определяется как соотношение выходного тока или тока коллектора (I C ) к входному току или базовому току (I B ).

    коэффициент усиления по току транзистора в конфигурации CE велик.Таким образом, транзистор в конфигурации CE используется для усиление тока.



    Входные и выходные характеристики NPN-транзисторов с общим эмиттером

    Обновлено 14 декабря 2020 г.

    Кевин Бек

    Слово «транзистор» представляет собой комбинацию слов «передача» и «варистор».«Этот термин описывает, как эти устройства работали в свои первые дни. Транзисторы являются основными строительными блоками электроники, во многом так же, как ДНК является строительным блоком человеческого генома. Они классифицируются как полупроводники и бывают двух основных типов: биполярный переходный транзистор (BJT) и полевой транзистор (FET). Первый является предметом обсуждения

    Типы биполярных переходных транзисторов

    Существует два основных типа схем BJT: NPN и PNP.Эти обозначения относятся к полупроводниковым материалам P-типа (положительные) и N-типа (отрицательные), из которых изготовлены компоненты. Таким образом, все BJT включают в некотором порядке два PN-перехода. Устройство NPN, как следует из названия, имеет одну P-область, зажатую между двумя N-областями. Два перехода в диодах могут быть смещенными в прямом или обратном направлении.

    В результате получается три соединительных клеммы, каждой из которых присвоено имя, определяющее ее функцию.Они называются эмиттером (E), базой (B) и коллектором (C). В случае NPN-транзистора коллектор подключается к одной из N частей, база - к P-части в середине, а E - к другой N-части. Сегмент P слегка легирован, тогда как сегмент N на конце эмиттера сильно легирован. Важно отметить, что две части N в транзисторе NPN не могут быть заменены местами, поскольку их геометрия полностью различается. Можно представить себе устройство NPN как бутерброд с арахисовым маслом, но с одним из ломтиков хлеба, являющимся концевым кусочком, а другим - из середины буханки, что делает расположение несколько асимметричным.

    Характеристики общего эмиттера

    Транзистор NPN может иметь конфигурацию либо с общей базой (CB), либо с общим эмиттером (CE), каждый со своими собственными отдельными входами и выходами. В схеме с общим эмиттером отдельные входные напряжения прикладываются к P-части от базы (V BE ) и коллектора (V CE) . Напряжение V E затем покидает эмиттер и попадает в цепь, компонентом которой является NPN-транзистор. Название «общий эмиттер» происходит от того факта, что часть E транзистора интегрирует отдельные напряжения из части B, а часть C излучает их как одно общее напряжение.{VBT}} {V_T-1} \\\ text {Вывод:} I_c = \ beta I_B

    Где β - константа, связанная с внутренними свойствами транзистора.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *