Глава 1.13

Биполярный транзистор в схеме с общим эмиттером

Схема включения биполярного транзистора с общим эмиттером приведена на рисунке 1.13.1:

схема включения

Рис. 1.13.1. Схема включения транзистора с общим эмиттером.

Характеристики транзистора в этом режиме будут отличаться от характеристик в режиме с общей базой. В транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, имеет место усиление не только по напряжению, но и по току. Входными параметрами для схемы с общим эмиттером будут ток базы Iб, и напряжение на коллекторе Uк, а выходными характеристиками будут ток коллектора Iк и напряжение на эмиттере Uэ.

Ранее при анализе биполярного транзистора в схеме с общей базой была получена связь между током коллектора и током эмиттера в следующем виде Iк = Iэ + Iк0.

В схеме с общим эмиттером (в соответствие с первым законом Кирхгофа) Iэ = IБ + Iк.

    после группирования получаем

формула 1.13.1. (1.13.1)

Коэффициент перед Iб показывает, как изменяется ток коллектора Iк при единичном изменении тока базы Iб и называется коэффициент усиления по току биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером. Обозначим этот коэффициент значком .

формула 1.13.2. (1.13.2)

Поскольку величина коэффициента передачи близка к единице (), то из уравнения (1.13.2) следует, что коэффициент усиления будет существенно больше единицы ( >> 1). При значениях коэффициента передачи - [0,98 - 0,99], коэффициент усиления будет лежать в диапазоне - [50 - 100].

С учетом (1.13.2), а также , выражение (1.13.1) можно переписать в виде:

формула 1.13.3, (1.13.3)

где - тепловой ток отдельно взятого p-n перехода, который много больше теплового тока коллектора Iк0, а величина rк определяется как .

Продифференцировав уравнение (1.13.3) по току базы Iб, получаем . Отсюда следует, что коэффициент усиления показывает, во сколько раз изменяется ток коллектора Iк при изменении тока базы Iб.

Для характеристики величины как функции параметров биполярного транзистора вспомним, что коэффициент передачи эмиттерного тока определяется как , где  . Следовательно  . Для величины было получено . Поскольку << 1,  а  , получаем

формула 1.13.4. (1.13.4)

На рисунке 1.13.2 приведены вольтамперные характеристики биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером с током базы как параметром кривых. Сравнивая эти характеристики с аналогичными характеристиками для биполярного транзистора в схеме с общей базой, видим, что они качественно подобны.

ВАХ БТ

Рис. 1.13.2. Вольт-амперные характеристики биполярного транзистора КТ215В, включенного по схеме с общим эмиттером. а - входные характеристики, б - выходные характеристики.

Проанализируем, почему малые изменения тока базы Iб вызывают значительные изменения коллекторного тока Iк. Значение коэффициента существенно больше единицы означает, что коэффициент передачи близок к единице. В этом случае коллекторный ток близок к эмиттерному току, а ток базы (по физической природе рекомбинационный) существенно меньше и коллекторного и эмиттерного тока.

При значении коэффициента = 0,99 из 100 дырок, инжектированных через эмиттерный переход, 99 экстрагируются через коллекторный переход и лишь одна прорекомбинирует с электронами в базе и даст вклад в базовый ток. Увеличение базового тока в два раза (должно прорекомбинировать две дырки) вызовет в два раза большую инжекцию через эмиттерный переход (должно инжектироваться 200 дырок) и соответственно экстракцию через коллекторный (экстрагируется 198 дырок). Таким образом, малые изменения базового тока, например, с 5 до 10 мкА вызывают большие изменения коллекторного тока, соответственно с 500 мкА до 1000 мкА.


Глава 1.12 Содержание Глава 1.14