База енінің модуляциясы

База енінің w модуляциясы база енінің w коллектордағы кернеуден тәуелділігін көрсетеді.

Эмиттерлік өткелдің ені аз болғандықтан, -ның өзгерісі оның мәніне әсер етпейді. Ал коллекторлық өткел кері ығысу әсерінен үлкен және базада шоғырланған. өзгергенде коллекторлық өткелдің ені және соған сәйкес база ені w де өзгереді. Бұдан мыналар туындайды:

а) ток беру еселігінің коллекторлық кернеуге тәуелділігі . Мысалы, егер коллектор кернеуі өссе база ені w азаяды, тасымалдау еселігі өседі , яғни рекомбинацияға түспеген электрондардың саны көбейеді;

б) коллекторлық өткелдің тосқауылдық сыйымдылығына диффузиялық сыйымдылық қосылады, өйткені өткел маңындағы заряд шамасы өзгереді;

в) транзистордың жиіліктік қасиеттері өзгереді: егер өссе, онда базаның ені w азаяды, базадағы электрондардың ұшып өту уақыты азаяды және транзистордың шекаралық жиілігі өседі;

г) өскен кезде, егер тұрақты болса, өседі , өйткені база енінің азаюы тасушылар үлесінің градиентінің өсуіне әкеледі, бұған эмиттер тогы пропорционал;

д) артқан кезде және тұрақты болып, база ені кемісе және тасушылар үлесінің градиенті өзгеріссіз болса, онда азаяды.

5.7 Транзисторлардың қосылу сұлбалары

Транзистор шықпаларының қайсысы кірістегі сигнал көзі мен транзистордың шығыс тізбегі арасында ортақ болып табылатынына байланысты, транзисторды электр тізбегіне қосудың үш негізгі сұлбасы бар: ортақ базалы (ОБ, сурет 5.5,а), ортақ эмиттерлі (ОЭ, сурет 5.5,б), ортақ коллекторлы (ОК, сурет 5.5,в).

5.7.1 Ортақ базалы сұлба бойынша транзистордың негізгі параметрлері (сурет 5.5,а):

а) ток бойынша күшейту еселігі Ток күшейтілмейді, I_шығ < I _кір, бұл сұлбаның кемшілігі болып табылады;.

б) кернеу бойынша күшейту еселігі

Әр уақытта болатындай етіп таңдап алуға болатындықтан, >>1, кернеу бойынша күшейту жүздеген шамаға жетуі мүмкін;

в) қуат бойынша күшейту еселігі - ондаған – жүздеген;

г) кіріс кедергісі ондаған және жүздеген ом, кіріс кедергінің аздығы сұлбаның кемшілігі болып табылады, өйткені ол сигнал көзін тұйықтайды, яғни үлкен кіріс ток қажет болады;

д) шығыс кедергісі жүздеген килоомнан бірнеше мегаомға дейін;

е) шығыс кернеудің фазалық ығысуы нөлге тең.

5.7.2 Ортақ базалы транзистордың статикалық сипаттамалары

Транзистордың негізгі вольт-амперлік сипаттамалары кіріс және шығыс сипаттамалары болып табылады. ВАС тогы тұрақты режимде алынады және ол тұрақты токтар мен кернеулердің тәуелділігін көрсетеді. Сипаттамалар әдетте бірнеше тұрақты I_Э және U_КБ мәндерінде алынады. Бұл кезде статикалық сипаттамалар тобы пайда болады:

а) ортақ базалы сұлба үшін кіріс сипаттама кіріс I_Э тогының кіріс U_ЭБ кернеуінен тұрақты шығыс кернеу U_КБ кезіндегі тәуелділігі болып табылады: I_Э = f(U_ЭБ), U_КБ=const болғанда (5.6 -сурет). Бұл сипаттама U_кб=0 болғандағы тура бағытта ығысқан шала өткізгіш диодтың вольт-амперлік сипаттамасына ұқсас. Оң таңбалы коллектор кернеуін U_кб>0 берген кезде сипаттама солға ығысады. Бұл жағдай транзисторда бірқатар себептердің әсерінен пайда болатын ішкі кері байланыстың бар екендігін көрсетеді. Мысалы, коллекторлық кернеудің көбеюі база енінің азаюына әкеледі, осының салдарынан негізгі тасушылардың градиенті көбейіп, эмиттер тогы өседі және кіріс сипаттамалардың солға қарай тармақтала ығысуы туындайды. Iэ өскен кезде сипаттама түзуге қарай жақындайды;

б) ОБ сұлба бойынша транзистордың шығыс сипаттамалары коллектордың I_к шығыс тогының шығыс U_кб кернеуінен кіріс I_э тогы тұрақты болған кездегі тәуелділігі болып табылады: I_к =f(U _кб)|I_э =const (5.7-сурет).

I_э =0 болғанда, сипаттама диодтың кері тармағымен сәйкес келеді, коллекторлық өткелдің жылулық тогы I_к0ағады. 5.7-суреттен көретініміздей, U_кб=0 және I_э > 0 болған кезде коллектор тогы I_к ≠ 0, өйткені эмиттер облысының базаға инжекцияланған негізгі тасушылары коллекторлық p-n-өткел арқылы коллектор облысына ығады. Коллектор тогы I_к (қосалқы тасушылар тогы), электрондардың базадан коллекторға қарай ығу ағыны электрондардың коллектордан базаға қарай диффузиялық ағынымен (қос инжекция режимі) толықтырылған кездегі, кері полюсті кернеудің белгілі бір мәнінде (коллекторлық өткел тура ығысқанда) ғана нөлге айналады.

Шығыс сипаттамалардың өте аз көлбеулігі коллекторлық өткелдің жабық күйде омдық кедергісінің жоғары екендігін көрсетеді, оның шамасы ондаған және жүздеген кОм;

в) токтың тура беріліс сипаттамасы коллектордың шығыс I_к тогының эмиттердің кіріс I_Э тогына шығыс кернеуі тұрақты болған кездегі тәуелділігі болып табылады: U_кб I_К = f(I_э)|U_кб (5.8-сурет).

α < 1 болса, онда сипаттаманың абсцисса өсіне көлбеулік бұрышы -тен кіші болады. U_кб > 0 болғанда сипаттама бұрыш биссектрисасына ауытқиды, өйткені база модуляциясының нәтижесінде эмиттер тогы I_э тұрақты болғанда база енінің азаюына байланысты коллектор тогы I_к өседі .

ОБ қосылу сұлбасының кемшіліктері:

а) ток бойынша күшейту жоқ (α < 1);

б) кіріс кедергісі R_кір аз;

в) кіріс және шығыс кедергілердің арасында үлкен айырмашылық бар, соның әсерінен ОБ-мен сатылы сұлбаны құру мүмкін емес.

Артықшылықтары:

а) кернеу және қуат бойынша күшейту еселіктері жоғары;

б) жұмыстық жиіліктері жоғары, жиіліктік бұрмаланулар аз;

в) температуралық тұрақсыздығы аз;

г) сипаттамалардың сызықтығы жоғары.

ОБ сұлба ток тұрақтандырғыштарында және жұмыстық жиілігі аса жоғары сұлбаларда қолданылады.

5.7.3 Ортақ эмиттерлі сұлба бойынша транзистордың негізгі параметрлері

Іс жүзінде транзисторды ортақ эмиттермен жалғау сұлбасы жиі қолданылады. Мұндай жалғау кезінде база кіріс электрод болып табылады, эмиттер жерге жалғанады (ортақ электрод), ал коллектор шығыс электрод болып табылады (сурет 5.5,б).

Ортақ эмиттерлі сұлбада:

а) ток бойынша күшейту еселігі |U_кэ=const ондаған және жүздеген бірліктер. параметрі эмиттер тогының беріліс еселігімен келесі қатынас арқылы байланысады

; ;

б) кернеу бойынша күшейту еселігі, ,

өйткені R_ж>>R_кір, β>>1, онда K_u>>1 (жүздеген);

в) қуат бойынша күшейту еселігі - ондаған мыңдықтар;

г) кіріс кедергісі - жүздеген Ом және бірнеше кОм. Ортақ эмиттерлі сұлбаның кіріс кедергісі ортақ базалы сұлбаның кіріс кедергісінен үлкен;

д) шығыс кедергісі ондаған кОм.

Осылайша, R _{шығ оэ} < R_{шығ об}, R_{кір оэ} > R_{кір об};

е) шығыс кернеудің фазалы ығысуы φ =π.

5.7.4 Ортақ эмиттерлі транзистордың статикалық сипаттамалары

ОЭ транзистордың кіріс және шығыс сипаттамалары ОБ транзистордың сипаттамаларынан өзгеше. ОЭ сұлба бойынша қосылған транзистордың кіріс сипаттамасы, берілген U_кэ кернеуінде кіріс I_б тогының U_бэкернеуінен тәуелділігі болып табылады: I_б =f(U_бэ). Мұндай тәуелділіктердің жиынтығы транзистордың кіріс сипаттамаларының тобы деп аталады (5.9,а-сурет). U_кэ =0 болған кезде коллектор тізбегінде жылулық ток I_к0болмайды және I_Б =f(U_бэ) тәуелділігі тура бағытта қосылған р-n–өткелдің ВАС-на сәйкес. U_кэ>0 болғанда коллектор тізбегінде I_б тогына қарсы бағытталған -I_к0 тогы пайда болады.

База тогындағы бұл токтың орнын толықтыру үшін қажетті U_бэ кернеуін беріп, I_б= I_к0 токты алу қажет. Бұл кіріс сипаттаманың оңға және төмен ығысуына әкеледі.

Ортақ эмиттерлі сұлба бойынша транзистордың шығыс сипаттамасы дегеніміз берілген I_бтогындағы I_к = f(U_кэ) тәуелділігі (5.9,б- сурет). Егер I_б=0 болса, онда коллектор тізбегінде тек жылулық ток қана ағады, өйткені бұл жағдайда кемтіктердің эмиттерден базаға енуі (-n-p-транзистор үшін) немесе электрондардың эмиттерден базаға енуі (n-p-n–транзистор үшін) болмайды. U_кэ =0 болғанда коллектор тізбегінен ток өтпейді, бұл U_бэ және U_кэ кернеулерінің бір-біріне қарама-қарсы бағытталуымен түсіндіріледі, яғни коллектор потенциалы база потенциалынан жоғары және коллекторлық өткел бұл кезде жабық болады. Сондықтан шығыс сипаттамалар ординаталар өсін қиып өтпейді:

а) қисығы p-n өткелдің кері тармағына сәйкес келеді;

б) ОЭ шығыс сипаттамалары ОБ-ның сәйкес сипаттамаларының U_к = 0, I_к= 0 жағдайдағы бастапқы бөлігінен өзгеше, өйткені коллекторлық өткелдегі потенциалдар айырмасы нөлге тең;

в) I_б = 0 болғандағы қисық, ажыратылған базалы режимге сәйкес келеді. Транзистор арқылы коллектордың I_к0б – бойлаушы (сквозной) тогы ағады. I_к0б > I_к0, өйткені тек I_к0 тогы ғана емес, сонымен бірге I_эр тогы да ағады.

Ортақ эмиттерлі сұлба үшін коллектор тогын анықтайық. ОБ сұлбасы үшін

I_к=aI_э+I_ко=aI_б+aI_к+I_ко;

I_к(1-a)=aI_б+I_ко, бұдан

I_к = ;

болса, коллектор тогы I_к температура өскен сайын көп өседі . Температурлық тұрақтылығы ОБ сұлбасымен салыстырғанда нашар;

г) сипаттамалардың көлбеулігі ОБ сұлбасымен салыстырғанда үлкенірек, өйткені еселігі кернеуіне аса тәуелді. база тогы тұрақты болып, сипаттамалар тобының U_кэ-і өссе, U_эб өседі, соның салдарынан эмиттер I_э және коллектор I_к токтары өседі

Ток бойынша тура беріліс сипаттамалары 5.10-суретте келтірілген:

а) қисықтардың көлбеулік бұрышы ОБ-мен салыстырғанда үлкен (I_б масштабы I_эқарағанда I_б үлкенірек масштабпен салынған);

б) база тогы өскенде сипаттамалардың пропорционалдық заңдылықтан ауытқуы, инжекция деңгейінің өсуіне қарай базадағы қосалқы тасушылардың өмір сүру уақытының азаюымен түсіндіріледі;

в) сипаттамалардың тәуелді ығысуы, база енін модуляциялаудың және соған сәйкес азайған кезде коллектор тогының өсуінің салдары болып табылады.