Простейшая модель транзистора

В простейшей модели транзистор представляется токовым узлом, в котором выполняется закон Кирхгофа: I_Э = I_Б + I_К. При этом I_К = f(I_Б), а именно: I_К = = ßI_Б, где ß – коэффициент усиления по току (соответствует параметру h_21Э). Коэффициент усиления ß зависит от типа транзистора и обычно лежит в диапазоне 10–300. Для простоты оценки работы схемы часто принимается среднее значение в этом диапазоне – ß = 100. Чем больше коэффициент ß, тем меньше ток базы I_Б, и, следовательно, для больших ß выполняется условие . Необходимо при этом иметь в виду, что с ростом ß растет уровень собственных шумов транзистора.

Таким образом, основное свойство транзистора (усиление) простейшая модель объясняет тем, что малый ток базы управляет большим током коллектора, который, в свою очередь, берется от внешнего источника питания.

Рис. 3.2. Представление биполярного транзистора в виде токового узла

Для обеспечения активного режима n-p-n-транзистора, если на его эмиттер подано отрицательное напряжение, на базу надо подать положительный потенциал, а на коллектор – еще более положительный потенциал. И, наоборот, для обеспечения активного режима p-n-p-транзистора, если на его эмиттер подано положительное напряжение, на базу надо подать отрицательный потенциал, а на коллектор – еще более отрицательный потенциал.

Рис. 3.3. Относительные потенциалы активного режима в биполярном транзисторе

Поскольку для открывания p-n-перехода кремниевого транзистора достаточно между базой и эмиттером подать напряжение U_БЭ = 0,6 В (для германиевых транзисторов это напряжение немного меньше и составляет около 0,4 В), то напряжение на базе и эмиттере связано соотношениями: для n-p-n-транзистора – U_Б = U_Э + 0,6 В, а для p-n-p-транзистора – U_Б = U_Э – 0,6 В. Напряжение между базой и эмиттером U_БЭ не следует увеличивать более чем на 0,6 В, так как возрастает ток через транзистор.

Отношение определяет коэффициент передачи эмиттерного тока. Коэффициенты ß и α взаимосвязаны. Так как I_Э = I_Б + I_К, а I_К = ßI_Б, то . Таким образом, при ß ≈ 10…300 α = 0,9…0,99.