Тақырып: Биполярлы транзисторлар. Қарастырылатын сұрақтар:

Қарастырылатын сұрақтар:

1. Транзистордың сипаттамалары.

2. Транзистордың күшейту қабілеті.

3. Транзистордың динамиалық режимі.

Дәрістің қысқаша жазбасы:

Базаның тогының эмиттер-база өтпесінің кернеуінен тәуелділігі, яғни I_б=f(U_б) кірмелік немесе базалық сипаттама деп аталады (4.1-сурет). Бірақ базаның тогы коллектордың кернеуіне де байланысты өзгеретіндіктен кірмелік сипаттаманы түсіргенде коллектордың кернеуі тұрақты болып қалуы керек (U_к= соnst).

Коллектордың кернеуі тұракты болғанда базаның кернеуінің өсуі эмиттер-база өтпесінің кедергісін азайтады да базаға келетін электрондар мен олардың кемтіктермен рекомбинациясын көбейтеді, яғни базаның тогын арттырады. Коллектордың кернеуінің көбеюі коллектор-база өтпесіне керісінше әсер етеді: өтпенің кедергісін көбейтеді және рекомбинация санын азайтады. Сондықтан коллектордың кернеуі өскенде базаның тогы азаяды.

Коллектордың тогының коллектор-эмиттер өтпесінің кернеуінен тәуелділігі,яғни I_к=f(U_к) шықпалық немесе коллекторлық сипаттама деп аталады (4.2-сурет). Бірақ коллектордың тогы базаның тогына да байланысты өзгеретіндіктен шықпалық сипаттаманы түсіргенде базаның тогы тұрақты болып қалуы керек (I_б=соnst).

Коллектордың кернеуі өскен сайын оның электр өрісінің әсерінен оған келіп жететін электрондардың саны да көбейеді, яғни коллектордың тогы да өседі. Ал базаның тогының көбеюі рекомбинацияланатын электрондардың санын көбейтеді, сондықтан эмиттер мен коллектордың тогы да көбейеді. Коллектордың кернеуі одан әрі өскенде коллекторға келіп жететін электрондар түгелдей дерлік әкетіліп отырады, бірақ эмиттерде пайда болатын электрондар саны одан әрі көбеймейді. Сондықтан коллектордың кернеуі әжептәуір өссе де коллектордың тогы өте аз өседі, яғни қанығу үрдісі басталады. Транзисторда эмиттер-база және коллектор-база өтпелерінің сыйымдылығы болатындықтан жоғары жиіліктерде электрондар эмиттерден коллекторға өтіп үлгере алмайды. Ендеше жиіліктің өсуі коллектордың тогының азаюына әкеліп соғады. Ал температура өскен кезде негізгі емес заряд тасымалдаушылардың саны көбейеді де коллектордың бастапкы тогы артады. Сондықтан транзисторларды олардың құжатында көрсетілген жиілік пен температураның мәндерінде ғана пайдалану керек.

Транзистордың күшейту қабілеті және оның тұрақты ток бойынша эквиваленттік сұлбасы.

4.1-сурет. Эмиттері ортақ әлсіз 4.2-сурет. Эмиттері ортақ әлсіз

транзистордың кірмелік транзистордың шықпалық

(базалық) сипаттамасы. (коллекторлық) сипаттамасы.

Транзистордың күшейту қабілеті шықпасында бөлінген және кірмедегі жұмсалған қуаттарының қатынасымен анықталады. Мысалы, ЖБ сұлбада кірмелі эмитте тогы I_Э және оның өсімшесі ± DI_э толығымен дерлік коллекторт тізбегіне жетіп (I_Э » I_К), коллектор тогын I_К және өсімшесін ± DI_К туғызады. Бірақ, эмиттер тогын сигнал көзінің аз Е_Э шығарады, яғни сигнал көзінің алынған қуаты Р_э =I_э·Е_э. Ал коллектор тогы қорек көзінің үлкен энергиясы арқылы жүреді, яғни қорек көзінен алынған қуаты Р_э =I_э·Е_э.СоныменР_К>>Р_Э болып, шағын сигнал қуаты көмегімен үлкен қорек көзінің қуаты басқарылады. Транзистор күшейткішке айналады. Транзистордың жұмысын талқылау үшін оның тұрақты ток бойынша эквиваленттік сұлбасын келтіргеніміз жөн (4.3-сурет).

4.3-сурет. Транзистордың тұрақты ток бойынша эквиваленттік сұлбасы

Бұл сұлбада r^/_Б резисторы базаның пассивті аймағының кедергісін білдіреді, оның мәні 100 Омға жуық. D_Э және D_К диодтар эмиттер және коллектор өтпелерін сипаттайды. I_к=U_21БI_э ток генераторы, эмиттер тогын коллектор тізбегіне жеткізу мөлшерін көрсетеді.

Транзистордың динамиалық режимі. Жұмыс нүктесін таңдау.

Шықпалы тогы кірмелі тогы мен кернеуінің өзгеруі қарай өзгеріп отырса, транзистор динамикалық режимде болғаны. Мысалы, ЖЭ сұлбада коллекто тогы I_К =f (I_Б U_БЭ). Егер коллектор тізбегіне R_Крезисторын тіркесе, транзистор динамикалық режимде істей бастайды (4.4-сурет).

Шықпалы коллектор тогы өзгерген сайын, оның U_КЭ потенциалы да өзгеріп отырады, өйткені

(4.1)

4.4-сурет. Транзистор динамикалық режимде.

Егер I_К тогы өсе бастаса, онда U_КЭ потенциалы азая түседі. Сол сияқты U_КЭ –нің өзгеруіне қарай I_К тогы да өзгеріп отырады (4.1) теңдеу арқылы құрылған түзуді жүктеме сызығы деп атайды. Оны 4.5 суретте көрсетілгендей екі А(Е_К,0) және В(0,ЕÅ_К/R_К) нүкте бойынша құруға болады. Жүктеме сызығының еңкею бұрышы R_К кедергісіне байланысты. Коллектор тогының айнымалы құраушысына жүктеме кедергісі R_К резисторымен шектелмей, оған қоса келесі сұлбаның кірмелі R_Н кедергісі де тіркеледі. 4.4 суретте жүктеме R_Н кедергісі коллектор тізбегінің тұрақты тогынан С_Р айырғыш конденсатор арқылы ажыратылған. Ал айнымалы ток үшін R_К мен R_Н кедергілері параллель қосылып, жүктеме сызығын ЕD түзуімен жүргізіледі (4.5 - сурет). Бұл сызық бастапқы «0» жұмыс нүктесінен өтіп төмендегі теңдеумен анықталады:

(4.2)

Тұрақты ток бойынша транзистордың жұмыс режимі осы бастапқы «0» жұмыс нүктесімен белгіленеді. Бұл нүкте көбінесе жүктеме сызығынң ортасынан орын алып, алғашқы I_ОК, I_ОБ,U_ОКЭ шамаларынмен анықталады. Өйткені айнымалы (синусоидал) сигнал берілгенде жұмыс нүктесі сызықтық аймағынан аспауы керек. Жұмыс нүктесі берілген сигналдың деңгейінің әсерінен (сигнал тым үлкен болмауы керек) сызықжартылайнған қанығу аймағына (В нүктеге таяу аймақ) және сызықжартылайнған кесу (отсечка) аймағына (А нүктеге таяу) ығысып кетпеуі керек.

4.5-сурет Графикалық әдіспен сигналдың күшейтілуін есептеу үшін

келтірілген сипаттамалар.

Дифференциалды беріліс коэффициенттері. Жалпы базалы (ЖБ) сұлбада эмиттер тогының дифференциалды беріліс коэффициенті коллектор тогының өсімшесімен эмиттер тогының өсімшесінің қатынасымен анықталады (U_КБ кернеуі тұрақты болғанда):

(4.3)

Бұл жерде h_21Б орташа аймақта тұрақты болғандықтан сондықтан .

Сонымен қатар, транзистор жалпы эмиттерлі (ЖЭ) сұлбасында интегралды беріліс коэффициентімен сипатталады. Бұл коэффициент басқарылатын коллектор тогымен басқарылатын база тогының қатынасымен анықталады:

(4.4)

мұнда h_21Б бірге жуық болғандықтан, h_21э 1.

ЖЭ сұлбада дифференциалды беріліс коэффициенті (айнымалы база тогын айнымалы коллектор тогына айналдыру, яғни күшейту) төмендегідей жиі қолданатын формуламен анықталады:

, U_кэ = const болғанда (4.5)

Бақылау сұрақтары:

1. Биполярлы тразистордың негізгі параметрлері.

2.Транзистордың күшейту қабілеттігі қалай анықталынады?

3.Транзистордың динамикалық режимін түсіндіріңіз.

4. Транзистордың қандай сипаттамалары бар?

4. Транзистордың дифференциалды беріліс коэффициенттері қалай анықталынады?