Энциклопедия практической электроники - Рутледж Д.
ISBN 5-94074-096-0
Скачать (прямая ссылка):
Бозо о-
База о-» [>|
Эмиттер
а) б)
Рис. 8.3. Модель транзистора с одним диодом (а) и усложненная модель с двумя диодами (б)
Приведенная схема очень простая, так как в ней использован лишь один диод. Ромб на схеме обозначает источник тока ?lb, который отличается от уже рассмотренных нами. Его параметры зависят от величины другого тока в схеме. Такой источник называется зависимым источником тока в отличие от описанных ранее независимых источников тока.
Выше была рассмотрена работа эмиттерного перехода, но аналогичная картина наблюдается и в коллекторном переходе. Для этого перехода можно определить
1 В отечественной литературе используется обозначение h2b. - Прим. науч. ред.
8.2. МОДЕЛИ ТРАНЗИСТОРА р87
величину обратного коэффициента усиления по току ?r (коэффициента усиления для инверсного включения транзистора). Как правило, транзисторы проектируются для получения больших значений нормального коэффициента усиления по току, поэтому значение ?r будет небольшим, порядка 10 или меньше. В схеме на рис. 8.36 учитывается влияние этого эффекта. Как видно из рисунка, ток 1ь имеет две составляющие: прямой ток эмиттерного перехода If и обратный ток коллекторного перехода Ir. В источнике тока появился дополнительный член - ?rIr.
Данная модель помогает понять, как будет вести себя коллекторный ток 1с при изменении напряжения коллектор-эмиттер U06 (рис. 8.4а). При этом ток базы будет считаться неизменным.
Активный режим /
--' ^ Электрический
пробой коллекторного перехода
Режим насыщения
Ключ
Электрический пробой коллекторного переходо
а) б)
Рис 8.4. График зависимости коллекторного тока 1е для n-p-п транзистора от напряжения коллектор-эмиттер Ц, при постоянном значении базового тока (а). Транзисторный переключатель (6)
Когда Uce положительно, эмиттерный переход находится в открытом состоянии, а коллекторный переход закрыт. Ток коллектора определяется по выражению:
Ic = ?lb
(8.5)
Принято говорить, что транзистор находится в активной области, которая используется в усилителях. Когда же Uce отрицательно, коллекторный переход будет открыт, а эмиттерный - закрыт. Такой режим называется обратная активная область. Коллекторный ток в этом случае можно вычислить следующим образом:
Ic = -(?r+ DIb
(8.6)
Величина подаваемого коллекторного напряжения ограничивается значением обратного напряжения пробоя транзистора. Будьте особенно внимательны, когда транзистор работает в обратной активной области, так как пробой наступает при напряжении всего несколько вольт.
Очень интересно поведение схемы при небольших значениях напряжения Uce, всего несколько десятых долей вольта. В этом случае оба перехода открыты и через них протекает ток. Незначительное изменение напряжения смещает баланс тока в двух переходах, что вызывает сильное изменение коллекторного тока. Эта область получила название область насыщения (рис. 8.4) - иногда говорят, что транзистор
[188] 8. ТРАНЗИСТОРНЫЕ КЛЮЧИ
Таблица 8.1. Рабочие области п -р-п транзистора
Область работы Ube Ube ^c
Активный режим <uf >us ?'b
Обратная ветвь <uf Uf <-us -(?r+1)lb
Вкл. (насыщение) Uf Uf >-us.<us >-(?r+Dlb,<?lb
Выкл. <uf <uf Любое 0
Примечание к табл. Uf - прямое напряжение эмиттерного и коллекторного переходов транзистора; его значение примерно на 100 мВ больше, чем у диодов. Обычно эта величина составляет 0,7-0,8 В. U8 - граничное напряжение между областью насыщения и активной областью; его типичное значение равно 0,1-0,2 В.
открыт. Если коллекторный ток резко изменился, можно предположить, что сопротивление стало маленьким. Каким же именно) определяется базовым током. Чем больше базовый ток, тем более крутой наклон характеристики будет в области насыщения и меньше сопротивление насыщения. В табл. 8.1 приведены общие сведения о рабочих областях n-p-п транзистора.
8.3. Анализ работы
На примере приведенной выше схемы очень удобно изучать работу транзисторного ключа. На рис. 8.46 к транзистору подключена внешняя схема, а на базовый вывод подается управляющий ток 1ь. Если ток базы равен нулю, то и ток в коллекторный цепи отсутствует. В этом случае принято говорить, что ключ выключен, а транзистор отключен от схемы. Если же в базовую цепь подать ток, сопротивление между коллектором и эмиттером станет небольшим, но при условии, что транзистор остается в режиме насыщения. В этом случае принято говорить, что транзистор включен и закорачивает подключенную к нему схему
В схеме радиостанции NorCal 4OA переключатель приемника закорачивает ВЧ фильтр в режиме передачи (рис. 8.5).
С1 I 1
11 /-V-V-4
Q1
Передатчик и антенна 2N4124 Приемник
V
Рис 8.5. Работа переключателя приемника (к задаче №19)
Передатчик и антенна подключены к приемнику через цепь с последовательным резонансом. Транзистор Ql является ключом. При приеме радиосигнала ключ выключен, а сигналы с резонансной частотой свободно проходят от антенны к приемнику. При передаче ключ включается. В этом режиме он имеет низкое сопротивление и блокирует прохождение сигналов от передатчика, защищая приемник.
