Основные схемы включения биполярных транзисторов в электрическую цепь

Биполярный транзистор - электронный полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов.

Транзистор называется биполярный, поскольку в работе прибора одновременно участвуют два типа носителей заряда – электроны и дырки. Этим он отличается от униполярного (полевого) транзистора, в работе которого участвует только один тип носителей заряда.

Транзистор, в схему включают так, что один из его выводов является входным, второй – выходным, а третий – общим длявходной и выходной цепей. В зависимости от того, какой электрод является общим, различают три схемы включения транзисторов: ОБ, ОЭ и ОК. Для транзистора n-р-n в схемах включения изменяются лишь полярности напряжений и направление токов. При любой схеме включения транзистора, полярность включения источников питания должна быть выбрана такой, чтоб эмиттерный переход был включен в прямом направлении, а коллекторный – в обратном.

С общим эмиттером (ОЭ) — осуществляет усиление как по току, так и по напряжению — наиболее часто применяемая схема;Усилительные свойства характеризует статический коэффициент передачи тока базы или статический коэффициент усиления по току. Поскольку он должен характеризовать только сам транзистор, его определяют в режиме без нагрузки (R_к = 0). Численно он равен: , при U_к-э = const

Этот коэффициент бывает равен десяткам или сотням, но реальный коэффициент k_i всегда меньше, чем ? (1-ца), т. к. при включении нагрузки ток коллектора уменьшается.

Важной характеристикой является входное сопротивление R_вх, которое определяется по закону Ома: . Эта схема дает наибольшее усиление по напряжению и току (а отсюда и по мощности — до десятков тысяч единиц), в связи с чем является наиболее распространенной. Здесь переход эмиттер-база включается прямо, а переход база-коллектор — обратно. Поскольку и на базу, и на коллектор подается напряжение одного знака, то схему можно запитать от одного источника. В этой схеме фаза выходного переменного напряжения меняется относительно фазы входного переменного напряжения на 180 градусов.

Существенный недостаток- рост частоты и температуры приводит к значительному ухудшению усилительных свойств транзистора. Так, если транзистор должен работать на высоких частотах, то лучше использовать другую схему включения. Например, с общей базой.

с общим коллектором (ОК) — осуществляет усиление только по току;Особенность - входное напряжение полностью передается обратно на вход, т. е. очень сильна отрицательная обратная связь. Коэффициент усиления по напряжению приближается к единице, но всегда меньше ее. В итоге коэффициент усиления по мощности примерно равен k_i, т. е. нескольким десяткам.

В схеме ОК фазовый сдвиг между входным и выходным напряжением отсутствует. Поскольку коэффициент усиления по напряжению близок к единице, выходное напряжение по фазе и амплитуде совпадает со входным, т. е. повторяет его. Именно поэтому такая схема называется эмиттерным повторителем. Эмиттерным - потому, что выходное напряжение снимается с эмиттера относительно общего провода.

Входное сопротивление схемы ОК довольно высокое (десятки килоом), а выходное - сравнительно небольшое. Это является немаловажным достоинством схемы.

Отрицательной называют такую обратную связь, при которой выходной сигнал подается обратно на вход, чем снижает уровень входного сигнала. Таким образом происходит автоматическая корректировка при случайном изменении параметров входного сигнала.

с общей базой (ОБ) — усиление только по напряжению. Такая схема включения не дает значительного усиления, но обладает хорошими частотными и температурными свойствами. Коэффициент усиления по току схемы ОБ всегда немного меньше единицы: , т. к. ток коллектора всегда лишь немного меньше тока эмиттера.

Статический коэффициент передачи тока для схемы ОБ определяется: , при u_к-б = const

Этот коэффициент всегда меньше 1 и чем он ближе к 1, тем лучше транзистор. Для схемы ОБ фазовый сдвиг между входным и выходным напряжением отсутствует, то есть фаза напряжения при усилении не переворачивается.