Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
нагрузке. В этом состоянии
136 Характеристики полупроводниковых приборов
Рис. 6.7. (а) Семейство коллекторных характеристик маломощного
транзистора с линией нагрузки (ЯУ), соответствующей Vcc = 9 В и RL - 4,5
кОм. (Ь) Выходная цепь схемы с общим эмиттером.
/casnr=_9B_.2MA.
R, 45000м
Проведя линию нагрузки, можно выбрать УСЕ = 4,5 В и /с = 1 мА в качестве
оптимального положения рабочей точки Q в режиме покоя, чтобы получить
максимальные по величине положительные и отрицательные отклонения, как мы
делали это в главе 1. Удобно рассматривать колебания коллекторного
напряжения и коллекторного тока в непосредственной связи с
характеристиками транзистора; достоинство такого подхода состоит в том,
что можно видеть реальные пределы, в которых будут происходить эти
колебания. Очевидно, что выходное напряжение может подниматься до 9 В
(когда наступает отсечка), хотя, как вскоре будет показано, при этом
могут появиться некоторые искажения. Нижний предел линейного изменения
выходного напряжения находится там, где линия нагрузки больше не
пересекает ни одну из характеристик. За этой точкой расположена
заштрихованная область, которая представляет собой режим насыщения:
транзистор больше не управляет коллекторным током, который ограничен
только сопротивлением резистора нагрузки и напряжением питания.
В области насыщения коллекторный ток равен /С(и1) = Vcc / RL; транзистор
насыщен в результате введения в базу тока, большего чем /аи0 / hFE .
Транзисторы, используемые в переключающих схемах, работают попеременно то
в режиме насыщения, то в режиме отсечки. При насыщении переход коллектор-
база фактически смещен в прямом направлении; так как разности потенциалов
на переходах коллектор-база и база-эмиттер примерно равны и
противоположны по знаку, можно получить очень низкое напряжение между
коллектором и эмиттером (обычно УС?(Ш} < 0,2 В). В общем, чем больше ток
базы, тем ниже УСЕ(Ш) ¦
Коллекторные характеристики 137
6.5.3 Предельные значения
На выходные характеристики полезно обращать особое внимание при
конструировании мощных выходных каскадов, рассмотренных в параграфе 5.17.
Читатель может сначала удивиться, почему коллекторные характеристики
должны быть уместны для мощных выходных каскадов, поскольку фактически
все такие схемы являются эмитгерными повторителями. К счастью, нам не
требуется отдельно получать "эмиттерные характеристики": в современных
транзисторах с высоким коэффициентом усиления тока коллекторный и
эмиттерный токи настолько близки, что одно семейство характеристик в
равной мере применимо как к схеме с общим эмиттером, так и к схеме с
общим коллектором.
Важно, чтобы линия нагрузки никогда не пересекала гиперболу максимальной
мощности; иначе в некоторых точках в пределах периода сигнала
рассеивалась бы чрезмерная мощность.
Обычно линия нагрузки пересекает ось VCE в точке, соответствующей
напряжению источника питания Vcc (точка X на рис. 6.7(a)).Ясно, что Усс
всегда должно быть меньше, чем максимально допустимое для транзистора
напряжение коллектор-эмиттер (^С?(тах))- Наконец, пересечение линии
нагрузки с осью /с (точка Y на рис. 6.7(a)) должно быть ниже максимально
допустимого для транзистора коллекторного тока /С(П1ах) .
Соблюдение этих условий устанавливает верхний предел для напряжения
источника питания, нижний предел для сопротивления нагрузки RL и,
следовательно, верхний предел мощности, которую можно получить на выходе.
Только при этом гарантируется долговечность выходных транзисторов.
Хотя максимальную рассеиваемую мощность, а также максимальные 1С и VCE
для конкретной схемы, удобнее всего определять графически по выходным
характеристикам транзистора и по линии нагрузки, эти величины можно все
же получить и без графиков. Определение ^С?(1гах) и /qimx) не
представляет проблем: они являются точками пересечения линии нагрузки с
осями координат и равны Усс и Vcc/ Rl соответственно. Для определения
максимальной рассеиваемой мощности Piwai требуется немного больше
вычислений. Рассмотрим схему на рис. 6.7(b). Мгновенная мощность,
рассеиваемая в транзисторе, равна:
Р = Vc,lc = Va.^- ^a: j = ^-{VccVcE ~ Vce) (614)
'lmx, найдем прои:
(ycc-2Vc,)=0.
V Rl J Ri.
Чтобы получить />п1ц, найдем производную dP/dVCE и приравняем ее нулю: АР
1
d Vce */.
Таким образом, максимальная мощность рассеивается, когда
2
Это дает важный результат, состоящий в том, что максимальная мощность,
рассеиваемая транзистором, имеет место, когда на нем падает точно
половина напряжения питания.
Подстановка VCE = Vcc / 2 в (6.14) дает
138 Характеристики полупроводниковых приборов
Р
' шах
'vt
Rl
сс
сс
'сс
щ.
(6.15)
Применительно к работающему в режиме АВ двухтактному усилителю, подобному
усилителю на рис. 5.28 со сдвоенным комплементарным источником питания,
Рта>, - это максимальная мгновенная мощность, рассеиваемая каждым
транзистором, при условии, что Vcc - величина напряжения каждого
источника.
6.6 Стоковые характеристики полевого транзистора
