Рис. 4.15. УГО транзисторов на основе германия и кремния и типовые напряжения на их электродах
А на рис. 1П показаны цоколевки и упрощенные изображения корпуса со стороны выводов наиболее широко применяемых в любительской практике биполярных транзисторов мощности, а на рис. 2П - цоколевка полевых транзисторов малой мощности (буквенные индексы транзисторов на рис. 1П и 2П опущены).
4.3.2. Схемы включения транзисторов
В рабочем режиме к электродам транзисторов подключают постоянное напряжение внешних источников питания. Помимо постоянных напряжений, к электродам подводят сигналы, подлежащие, например, усилению. В связи с этим различают входную цепь, в которую подводят сигнал, и выходную, в которой с нагрузки снимают сигнал. В зависимости от того, какой из электродов при включении транзистора является общим для входной и выходной цепей, различают схемы с общей базой ОБ, общим эмиттером ОЭ и общим коллектором ОК. В схеме с общей базой (рис. 4.16, а) входной цепью является цепь эмиттера, выходной - цепь коллектора. В схеме с ОЭ (рис. 4.16, б,) входной является цепь базы, а выходной - цепь коллектора. В схеме с ОК (рис. 4.16, в) входной является цепь базы, а выходной - цепь эмиттера.
Рис. 4.16.Схема включения транзистора: а) с ОБ; б) с ОЭ; в) с ОК
Потенциал общего электрода схемы принимают равным нулю, а напряжения на других отсчитывают относительно потенциала общего электрода. Обозначения напряжений в цепях транзистора снабжают буквенными индексами, указывающими на электроды, между которыми оно включено, причем второй индекс относится к общему электроду схемы, например, Uбэ, Uкэ, Uбк и т. д.
Физические процессы, протекающие в транзисторах со структурой n-р-n и р-n-р, одинаковы. В транзисторах р-n-р, в отличие от транзисторов n-р-n, подается напряжение обратной полярности, а токи имеют противоположное направление.
В таблице 4.5 дается качественная оценка основных параметров схем с ОЭ, ОК и ОБ. Схема с ОЭ имеет наибольшее усиление по мощности и средние значения входного и выходного сопротивлений, поэтому она чаще других используется в усилителях.
4.3.3. Основные параметры транзисторов
Система параметров транзисторов насчитывает более пятидесяти параметров и характеристик. Как и для диодов, параметры транзисторов подразделяются на параметры, имеющие предельно допустимые значения (максимально и(или) минимально допустимые значения) и параметры, значения которых характеризуют свойства приборов.
Система предельно допустимых параметров включает в себя предельно допустимые значения напряжений коллектор-эмиттер, коллектор-база и база-эмиттер, предельно допустимые значения токов коллектора и базы и т. д. Предельно допустимые значения тока и напряжения обычно задаются для стационарных условий (например, постоянный ток коллектора), но могут приводиться и для импульсного режима работы. В этом случае оговаривается длительность импульса tn и частота f.
Система основных параметров, как правило, зависит от функционального назначения транзистора, его мощности и частотного диапазона работы, а также от рабочего режима и температуры, причем с увеличением температуры зависимость параметров от режима сказывается более сильно. В справочниках приводятся, как правило, типовые (усредненные) зависимости параметров транзисторов от силы тока, напряжения, температуры, частоты и т. д. Эти зависимости должны использоваться при выборе типа транзистора и сравнительных расчетах, так как значения параметров транзисторов одного типа не одинаковы, а лежат в некотором интервале. Этот интервал ограничивается минимальным или максимальным значением, указанным в справочнике.
В конце книги некоторых справочников помещен алфавитно-цифровой указатель транзисторов и указаны страницы. Поэтому данные о любом транзисторе можно найти быстро.
Перечень основных предельных эксплуатационных параметров (исключая СВЧ-транзисторы и силовые транзисторы) приведен в таблице 4.6.
(при Uкб, В; Iк, А)
4.3.4. Статические ВАХ транзистора
ВАХ содержит информацию о свойствах транзистора во всех режимах работы, в том числе о связях между параметрами. По ВАХ можно определить ряд параметров, не приводимых в справочниках, а также рассчитать цепи смещения, стабилизации режима, оценить работу транзистора в широком диапазоне импульсных и постоянных токов, мощностей и напряжений. В основном используются два семейства статических ВАХ: входные и выходные.
Входные характеристики устанавливают зависимость входного тока (тока базы в схеме с общим эмиттером) от напряжения между базой и эмиттером при определенном напряжении на коллекторе. Входная характеристика германиевого транзистора структуры р-n-р МП40 приведена на рис. 4.17, а; на рис. 4.17, б изображена такая же характеристика кремниевого транзистора КТ361 такой же структуры.
Рис. 4.17. Входная характеристика: а) германиевого транзистора МП40; б) кремниевого транзистора КТ361
При нулевом напряжении на коллекторе (относительно эмиттера) ход кривой обеих характеристик весьма схож, за исключением значений базовых напряжений, при которых начинают открываться транзисторы (у кремниевых транзисторов оно несколько больше). Из рисунков видно, что это, по сути дела, характеристики полупроводниковых диодов. При подаче на коллектор транзистора постоянного напряжения "диод" (т. е. эмиттерный переход) начинает работать в несколько измененном режиме, что отразится на его входной характеристике на рис. 4.17, а при U = 5 В).
Выходные характеристики устанавливают зависимость тока коллектора от напряжения на нем при определенном токе базы (в схеме с ОЭ). На рис. 4.18 приведена выходная характеристика транзистора МП40.
Рис. 4.18.Выходные характеристики транзистора МП40
Если нанести на эту характеристику предельно допустимые значения тока коллектора, напряжений на коллекторе и рассеиваемую мощность, то получим область допустимой работы транзистора. Достаточно теперь в конкретном каскаде проанализировать режим транзистора (ток коллектора, напряжение на коллекторе, ток базы) и перенести измеренные параметры на характеристику, чтобы узнать, насколько близок режим работы транзистора к критическому режиму.
При изменении температуры входные и выходные характеристики смещаются. На рис. 4.19 в качестве примера показаны выходные характеристики транзистора при различных температурах.