«А»: Да и на рисунке видно, что два-три электрончика взяли, да и свернули в базу, перехваченные пусть и небольшим, но тем не менее тоже ПОЛОЖИТЕЛЬНЫМ полюсом батарейки Gб-э.
«С»: Очень верное наблюдение! И так будет всегда! Базовый и коллекторный ток в транзисторе неразлучны в том смысле, что для любого транзистора это соотношение выполняется очень строго. Достаточно тем или иным путем добиться увеличения базового тока, как возрастает и коллекторный ток!
Ну, а если базовый ток уменьшается, то можете быть спокойны — коллекторный ток уменьшится в той же пропорции!
«А»: А может стоит попробовать нарисовать пару формул на эту тему?
«С»: Паркуа бы и нет? Следите за движением кончика моей шариковой ручки:
Iэ = Iб + Iк; Iк = К∙Iб.
«Н»: А что такое К?
«С»: А вот это ИМЕННО ТОТ параметр, о котором многие десятки лет мечтали лучшие физики мира! К — это КОЭФФИЦИЕНТ УСИЛЕНИЯ ТРАНЗИСТОРА по ТОКУ! Поскольку Iк всегда много больше, чем Iб.
«Н»: Ну и насколько больше, хотелось бы узнать?
«С»: Лучше выразиться так — во сколько раз больше!? Для имеющихся на сегодняшний день в арсенале электроники биполярных транзисторов, коэффициент К (в зависимости от типа и режима транзисторов) находится в пределах от 15 до нескольких тысяч!
«Н»: А от чего это зависит?
«А»: Прежде всего, от толщины базовой области. Но, дорогой Спец, я часто в литературе и в разговорах радистов слышал выражение «коэффициент усиления транзистора — α» и «коэффициент усиления транзистора — β». Что имеется в виду?
«С»: Действительно, существует несколько различных коэффициентов усиления. Если говорить более строго, то коэффициенты усиления и следует расписать так:
α = ΔIк/ΔIэ = ΔIк/(ΔIк + ΔIб) поскольку ΔIэ = ΔIк + ΔIб
тогда
α = β/(1 + β)
Коэффициент усиления α — всегда меньше 1, а β — больше.
«Н»: А какой физический смысл аир?
«С»: Все зависит от основной схемы включения транзистора. А вариантов включения известно только три. С общей базой, общим эмиттером и общим коллектором. И мы сейчас поговорим об этом более подробно. Но прежде вопрос — всем понятно, что процессы в р-n-р-транзисторе протекают аналогично?
«А»: Да, но только следует поменять полярности обеих батарей на предыдущем рисунке и заменить доноры на акцепторы и, соответственно, акцепторы на доноры. Ну, а электроны — дырками и наоборот.
«С»: Совершенно верно! Значит, со спокойной душой переходим к основным схемам включения. Первая из них — схема с ОБЩЕЙ БАЗОЙ или ОБ. Вот как это выглядит в первом приближении (рис. 13.3).
«Н»: Что я вижу! Батареи G1 и G2 соединены разноименными полюсами?!
«С»: Молодец, сразу заметил! Может быть и соотношение токов для этой схемы запишешь?
«Н»: Ну хорошо, я попытаюсь… Итак:
Iэ = Iк + Iб; ΔIэ = ΔIк + ΔIб
K = ΔIк/ΔIэ = ΔIк/(ΔIк + ΔIб)
Но… ведь это же и есть коэффициент α!
«С»: Правильно! Ты верно предположил, что ток через Rн = Iк, или, соответственно, его изменение, — ΔIк! Ты убедился, что в данном случае Iэявляется входным (или ΔIэ)! Что бы там не происходило, в любом случае коэффициент усиления по току это отношение ΔIвых к ΔIвх. И пришел к совершенно справедливому заключению, что — это коэффициент усиления по току в схеме с общей базой!
«Н»: Мало радости! Хорош усилитель — ослабляет, а не усиливает!
«С»: Так это — по току! А вот по напряжению «все совсем-совсем иначе»!
«Н»: Откуда это вытекает?
«С»: А ты, Незнайкин, вспомни, что мы говорили о ВАХ диодов? И прикинь, что при изменении ΔIб в несколько раз, ΔUб-э изменяется не более, чем процентов на 5–8! Значит, если для кремниевого транзистора Uб-э = 0,7 вольта, то ΔUб-э составляет, примерно, не более 0,1 вольта!
А вот коллекторная батарейка дает напряжение, к примеру, равное 10 вольт!
Но мы подбираем Rн таким, чтобы ΔRн = 5 вольт.
Но ведь
ΔRн = — ΔUк-э
Тогда
КU = ΔURн/ΔUб-э = ΔUк-б/ΔUб-э = 5/0,1 = 50!
Вот и выходит, что в схеме ОБ коэффициент усиления по напряжению много БОЛЬШЕ единицы, а коэффициент усиления по току немногим МЕНЬШЕ единицы! Что касается усиления по мощности, то оно также больше единицы.
«Н»: А что можно сказать относительно схем ОЭ и ОК?
«С»: Что касается схемы ОЭ, то именно ее мы рассматривали в самом начале, когда знакомились с принципом работы транзистора.
«А»: Это именно для нее рассчитывался коэффициент усиления по току?
«С»: Да, безусловно! И мы уже знаем, что он значительно больше единицы. Причем — всегда!
«Н»: Но в таком случае для схемы с ОЭ и коэффициент усиления по току, и коэффициент усиления по напряжению значительно больше единицы. Значит, коэффициент усиления по мощности для этой схемы не менее нескольких тысяч?
«С»: Или даже нескольких десятков тысяч! Ну вот, а теперь рассмотрим последнюю разновидность схемы включения транзистора — схему с ОБЩИМ КОЛЛЕКТОРОМ! Можем записать:
Iэ = Iк + Iб; ΔIэ = ΔIк + ΔIб
K = ΔIэ/ΔIб = (ΔIк + ΔIб)/ΔIб = ΔIк/ΔIб + 1; К = β + 1; γ = β + 1!
А теперь посмотрим, что можно сказать о КU такой схемы. В самом деле, коллекторный ток, проходя по резистору Rн создает падение напряжения, равное UR. Но напряжение Uб-э будет во всех случаях иметь величину около 0,7 вольта. Тогда:
ΔUвых= ΔUвх — ΔUб-э ~= ΔUвх — 0.7 вольт!
Следовательно:
К = ΔUвых/ΔUвх = (ΔUвх — 0.7)/ΔUвх ~= 1
Вот эта схема и получила в технике наименование ЭМИТТЕРНЫЙ ПОВТОРИТЕЛЬ.
«А»: Но на принципиальных схемах транзистор всегда изображается иначе?
«С»: Только иначе! Мы с вами тоже, начиная с этого момента, переходим на обозначение биполярного транзистора принятое в электронике. Транзисторы принято обозначать следующим образом — рис. 13.5.
«А»: Что еще следует знать об особенностях этих трех схем включения?
