Режимы работы транзистора, статические характеристики, усилитель с общим эмиттером

• Рассматриваются три режима работы биполярного транзистора.  

• Первый режим - активный, при котором транзистор открыт.  

• Напряжение базы эмиттер больше нуля, транзистор открыт.  

• Переход базы-миттер открыт для основных носителей заряда.  

• Переход коллектор-база закрыт, но в базе есть электроны из эмиттера.  

• Вводится константа альфа, характеризующая транзистор.  

• Ток коллектора равен альфа умножить на ток эмиттера.  

• Коэффициент альфа определяет эффективность преобразования тока.  

• Преобразование уравнений для токов.  

• Введение коэффициента бета, который равен альфа минус один.  

• Бета много больше единицы и определяет коэффициент усиления транзистора.  

• В режиме отсечки переход базы-эмиттер закрыт.  

• Напряжение базы-эмиттер равно нулю, ток коллектора равен нулю.  

• В режиме насыщения на базу подано слишком большое напряжение.  

• Переход коллектор-эмиттер также открыт, но в другую сторону.  

• Ток базы-эмиттер и коллектор-эмиттер увеличиваются, но механизм усиления сигнала прекращается.  

• Перечисленные режимы иллюстрируются статическими характеристиками транзистора.  

• Статические характеристики включают три графика и являются важной частью экзаменационных вопросов.  

• Выходная характеристика показывает зависимость выходного тока от выходного напряжения.  

• Выходной ток - это ток коллектора, а выходное напряжение - это напряжение между коллектором и эмиттером.  

• Ток коллектора зависит от напряжения базы и эмиттера, а не только от напряжения коллектора.  

• При небольшом напряжении на базе ток коллектора сначала растет линейно.  

• При увеличении напряжения базы ток коллектора растет дольше, но достигает максимального значения.  

• Семейство графиков показывает, как ток коллектора зависит от напряжения базы и эмиттера.  

• Горизонтальные участки графика соответствуют трем режимам работы транзистора.  

• В активном режиме ток коллектора зависит от напряжения базы и эмиттера.  

• В активном режиме транзистор используется в усилителях и аналоговых схемах.  

• Режим насыщения: ток коллектора растет, напряжение коллектора становится маленьким.  

• Режим отсечки: напряжение на коллекторе равно нулю, ток равен нулю.  

• Выходная характеристика включает набор графиков для разных значений напряжения базы и эмиттера.  

• Входная характеристика показывает зависимость входного тока от входного напряжения.  

• Входной ток - это ток базы, входное напряжение - это напряжение между базой и эмиттером.  

• Вольт-амперная характеристика перехода база-эмиттер аналогична диоду.  

• Проходная характеристика показывает зависимость тока коллектора от напряжения базы и эмиттера.  

• Эта характеристика аналогична вольт-амперной характеристике диода.  

• Зависимость выходного тока от выходного напряжения.  

• Входная характеристика: зависимость входного тока от входного напряжения.  

• Проходная характеристика: зависимость выходного тока от входного напряжения.  

• Ток коллектора экспоненциально зависит от напряжения базы.  

• Коллектор, база, эмиттер: полупроводниковые элементы.  

• Управляющее напряжение и ток коллектора.  

• Максимальное значение тока коллектора определяется напряжением между базой и эмиттером.  

• Насыщение транзистора: дальнейшее увеличение базы перестает увеличивать ток коллектора.  

• Потенциал коллектора влияет на время выхода в режим насыщения.  

• Обозначение транзистора в схеме.  

• Н-П-Н и П-Н-П транзисторы.  

• Выбор транзистора в зависимости от полярности сигнала.  

• Симметрия и несимметрия биполярных транзисторов.  

• Влияние геометрии переходов на характеристики транзистора.  

• Важность правильного подключения транзистора в схеме.  

• Преобразование транзистора в усилитель сигналов.  

• Добавление резистора для усиления входного напряжения.  

• Коллекторная и управляющая цепи в усилителе.  

• Влияние лабораторных работ на понимание усилителей.  

• Постепенное освоение усилителей с использованием одного транзистора.  

• Последовательность рассуждений для создания полноценного усилителя.  

• В первой схеме нет точки с отличным от нуля или питающего напряжения.  

• Ток пропорционален входному, но нет сигнала для его измерения.  

• Для создания точки с выходным напряжением нужен дополнительный элемент.  

• Добавляем резистор в цепь коллектора транзистора.  

• Удобно использовать НПП транзисторы для рисования схемы.  

• Резистор создает точку с изменяющимся потенциалом.  

• Ток через резистор меняет напряжение на нем.  

• Потенциал в точке коллектора меняется при изменении тока.  

• Эту точку можно считать выходной для измерения напряжения.  

• Схема усиливает сигнал, создавая точку с напряжением, зависящим от тока коллектора.  

• Ток коллектора больше входного, что позволяет получить большее напряжение.  

• Это умозрительное рассуждение, которое будет подтверждено формулами.  

• Перерисовываем схему, минимизируя количество проводов.  

• Излишние линии символизируют замкнутость цепи, что понятно.  

• Интересуют только функциональные элементы, которые что-то делают с сигналом.  

• Источник постоянного напряжения создает потенциал относительно нулевой точки.  

• Потенциал - вещь относительная, и важно понимать, что ток зависит от разности потенциалов между двумя точками.  

• Пример: батарейка создает потенциал, который больше потенциала эмиттера транзистора.  

• Для компактного рисования схемы достаточно обозначить разность потенциалов между двумя точками.  

• Эмиттер транзистора условно считается нулевым потенциалом.  

• Общий провод не рисуется, но обозначается перевернутой буквой "Т".  

• Точки с фиксированными напряжениями обозначаются кружочком или треугольником.  

• Потенциал указывается относительно нуля, например, плюс 12 вольт.  

• Все источники питания подключаются к общему проводу.  

• Носители заряда текут от большего потенциала к меньшему, как водопад.  

• Рисовать замкнутые контуры избыточно, достаточно обозначить потенциал.  

• Пример: входной сигнал на базу отсчитывается относительно нуля.  

• Выходное напряжение также отсчитывается относительно нуля.  

• Второй провод для выходного напряжения берется от эмиттера.  

• Схемы с отрицательными потенциалами лучше рисовать ниже нуля.  

• Упрощенное рисование позволяет избежать замкнутых контуров.  

• Это облегчает чтение схем и экономит место.  

• Компьютерные программы для рисования схем также используют эти принципы.  

• Схема усилителя с общим эмиттером имеет общий электрод для входного и выходного сигналов.  

• Входной и выходной сигналы отсчитываются относительно эмиттера.  

• Пример: рассмотрение работы схемы при разных управляющих напряжениях.  

• Рисование графиков помогает понять работу схемы.  

• Пример: зависимость тока коллектора от напряжения базы.  

• Графики показывают, как меняются характеристики при изменении параметров.  

• Проходная характеристика транзистора имеет форму экспоненты.  

• Зависимость напряжения базы и эмиттера от времени.  

• Постоянное управляющее напряжение приводит к постоянному выходному напряжению.  

• Усилитель с общим эмиттером является делителем напряжения.  

• Напряжение делится между резистором и транзистором.  

• Транзистор создает сопротивление, влияющее на выходной потенциал.  

• Транзистор может быть либо полностью закрыт, либо полностью открыт.  

• Выходной потенциал не может быть больше или меньше нуля.  

• Транзистор работает как кран, регулирующий поток воды.  

• Транзистор можно представить как переменное сопротивление.  

• Сопротивление зависит от управляющего напряжения.  

• Усилитель с общим эмиттером работает как делитель напряжения с переменным резистором.  

• Усилитель можно представить как человек, регулирующий сопротивление.  

• Входной сигнал подается на вольтметр, а человек регулирует сопротивление.  

• Чем больше входной сигнал, тем меньше сопротивление.  

• Усилители используются для усиления переменных сигналов.  

• Постоянное напряжение на входе приводит к постоянному напряжению на выходе.  

• Для постоянного напряжения лучше использовать батарейку.  

• Проходная характеристика транзистора отражает входной сигнал.  

• Синусоида на входе преобразуется в искаженную полуволну на выходе.  

• Отрицательное напряжение на базе закрывает транзистор, что приводит к нулю на выходе.  

• Усилитель искажает форму входного сигнала.  

• Положительная полуволна проходит через транзистор, но искажается.  

• Отрицательная полуволна не проходит, что может быть неприемлемо.  

• Обсуждение будет продолжено в следующий раз.