Входные и выходные характеристики схемы с общим эмиттером

Работу схемы обычно описывают с помощью входных и выходных характеристик транзистора в той или иной схеме включения. Для схемы с ОЭ входная характеристика — это зависимость входного тока от напряжения на входе схемы, т. е. /_Б = /(Н_БЭ) при фиксированных значениях напряжения коллектор — эмиттер (f/_K3 = const).

Выходные характеристики — это зависимости выходного тока, т. е. тока коллектора, от падения напряжения между коллектором и эмиттером транзистора /_к = /((/[;-)) при токе базы /_Б = const.

Входная характеристика по существу повторяет вид характеристики диода при подаче прямого напряжения (рис. 1.12, б). С ростом напряжения U_K9 входная характеристика будет незначительно смещаться вправо.

Вид выходных характеристик (рис. 1.12, а) резко различен в области малых (участок ОД) и относительно больших значений 1/_кэ. Напомним, что для нормальной работы транзистора необходимо, чтобы па переход база—эмиттер подавалось прямое напряжение, а на переход база—коллектор — обратное. Поэтому, пока |1/_кэ| < ?/_БЭ, напряжение на коллекторном переходе оказывается прямым, что резко уменьшает ток /_к. При U_K3 > 11_Г)Э напряжение на коллекторном переходе U_BK = U_K3 — и_ъэ становится обратным и, следовательно, мало влияет на величину коллекторного тока, который определяется в основном током эмиттера. При таком напряжении все носители, инжектированные эмиттером в базу и прошедшие через область базы, устремляются к внешнему источнику. При напряжении 1/_БЭ < О эмиттер носителей не инжектирует и ток базы /_Б = 0, однако в коллекторной цепи протекает ток /_ко (самая нижняя выходная характеристика). Этот ток соответствует обратному току /₀ обычного р-и-псрсхода.

Рис. 1.12. Выходные (а) и входная (б) характеристики транзистора в схеме с общим эмиттером При работе транзистора изменяется его режим. Действительно, чем больше ток, протекающий через транзистор, тем больше падение напряжения на нагрузке, а следовательно, тем меньшее напряжение будет падать на самом транзисторе. Характеристики, представленные на рис. 1.12, а, б, описывают лишь статический режим работы схемы. Для оценки динамики и влияния нагрузки на работу схемы используют графоаналитический метод расчета на основе входных и выходных характеристик. Рассмотрим этот метод на примере входных и выходных характеристик схемы с ОЭ.

Для схемы на рис. 1.11, а справедливо уравнение.

откуда ток коллектора можно представить как.

Графическим решением этого уравнения является прямая, называемая нагрузочной, которую можно построить по двум точкам, соответствующим двум крайним случаям. Первая точка строится из предположения, что транзистор коротко замкнут, 11_кэ = 0, и через нагрузку течет ток 1_К = Е_к/ R_n. Отложим точку Е_к / R_u на оси ординат. Вторая точка соответствует другому крайнему случаю — цепь разомкнута, ток через нагрузку равен нулю, а напряжение 1/_кэ равно /:_к. Отложим точку Е_к на оси абсцисс. Точка р пересечения нагрузочной прямой со статической выходной характеристикой, соответствующей входному току /_Б, определит рабочий режим схемы, т. е. ток в нагрузке /_к, падение напряжения на ней U_n = /_к • R_H и падение напряжения 1/_кэ на самом транзисторе. На рис. 1.12, а точка;; соогветствуег подаче в транзистор тока базы /_Б = 1 мА. Нетрудно видеть, что подача тока базы /_Б = 2 мА приводит к смещению рабочей точки в точку А и перераспределению напряжений между нагрузкой и транзистором.

Пример 1.1

Рассчитать схему с ОЭ и R_a =110 Ом при входном напряжении ?/_БЭ = +0,1 В, напряжении питания Е_к = +25 В, используя характеристики транзистора.

Решение. Найдем отношение Е_к /R_n = 25/110 = 228 мА и, отложив найденную точку на оси /_к и значение Е_к = +25 В на оси ?/_кэ, проведем нагрузочную прямую.

По входной характеристике для напряжения (У_БЭ = 0,1 В определим входной ток /_Б — 1 мА.

Точка пересечения р прямой с характеристикой, соответствующей /_Б = 1 мА, определит ток /_к = 150 мА.

Напряжение на нагрузке равно.

Напряжение между коллектором и эмиттером транзистора.

В заключение отметим, что режим, соответствующий точке А, называют режимом насыщения (при заданных значениях R_H и Е_к ток /_к в точке А достигает наибольшего возможного значения). Режим, соответствующий точке В (входной сигнал равен нулю), а также точке С (входной сигнал отрицателен и запирает транзистор), называют режимом отсечки. Все промежуточные состояния транзистора с нагрузкой между точками А и В относятся к активному режиму его работы.