Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
коллекторного тока величине 2 мА указывает на то, что hF[ = 200. (Ь)
Семейство характеристик с наложенной гиперболой максимальной мощности.
134 Характеристики полупроводниковых приборов
Нанося кривые для различных значений базового тока, можно получить
семейство выходных характеристик транзистора. На рис. 6.5(Ь) показаны
полученные таким образом кривые, где, по существу, ясно видно постоянство
коллекторного тока при изменении коллекторного напряжения в широких
пределах. Незначительный подъем характеристик вызван небольшим
увеличением коэффициента усиления тока при повышении коллекторного
напряжения. Это имеет место вследствие расширения обедненного слоя
коллектор-база, делающего область базы фактически более узкой, что
приводит к рекомбинации меньшего числа носителей. Наклон кривых более
заметен при больших токах коллектора: хотя относительное увеличение hFE с
увеличением коллекторного напряжения одинаково при всех значениях
коллекторного тока, абсолютное увеличение коллекторного тока больше,
когда большее значение имеет начальный ток коллектора.
Хотя в большинстве случаев транзистор можно рассматривать как почти
идеальный источник тока, иногда при точных вычислениях учитывается наклон
выходных характеристик, который обычно характеризуется выходной
проводимостью в схеме с общим эмиттером и обозначается hx :
Аое=-^- (612)
d VCE
В простом устройстве для заряда никель-кадмиевых аккумуляторов (рис. 6.6)
используется горизонтальный участок выходной характеристики транзистора.
Основу данной конструкции составляет рассмотренный в разделе 1.6.6
стабилизированный усилитель с транзистором, включенным по схеме с общим
эмиттером. Ток в нагрузке, роль которой, по предположению, играет
заряжаемый аккумулятор, может быть установлен между нулем и 1 А путем
задания потенциометром напряжения на базе. По мере заряда аккумулятора,
напряжение на его выводах поднимается, но транзистор сохраняет ток
постоянным. Добавление таймера для отключения нагрузки спустя расчетное
время заряда, позволяет произвести заряд быстро (за час) без вреда для
аккумулятора.
Вернемся к характеристикам транзистора на рис. 6.5(6). Пунктирная кривая,
известная как гипербола максимальной мощности, важна потому, что является
траекторией точек номинальной максимальной мощности транзистора. Эта
кривая описывается простым уравнением гиперболы: W = VCEIC . На рис. 6.5
изображена гипербола, соответствующая номинальной максимальной мощности
Ртлх транзистора ВС 107, равной 300 мВт. Никогда произведение VCE на /с
не должно превышать Рпах ; другими словами, характеристики справа от
гиперболы являются в некотором смысле гипотетическими, поскольку
транзистор не должен работать в этой области. Такие графики обычно
получают в импульсном режиме работы транзистора, так что Ртах превышается
в течение времени, которого не достаточно, чтобы транзистор мог выйти из
строя. Гипербола максимальной мощности особенно важна при расчете
усилителя мощности.
Важен небольшой изгиб характеристик вверх по мере приближения к Vc? = 30
В, поскольку он указывает на тенденцию к лавинному пробою в смещенном в
обратном направлении р-п переходе коллектор-база; напряжением пробоя
определяется максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер.
Коллекторные характеристики 135
Рис. 6.6. Схема зарядного устройства для никель-кадмиевых аккумуляторов,
в которой используется постоянство коллекторного тока транзистора.
Максимальный ток 1А.
6.5.2 Линия нагрузки и насыщение
На рис. 6.7(а) показано семейство коллекторных характеристик в интервале
таких значений напряжений и токов, которые характерны для рассмотренных в
главе 1 каскадов усилителей с включением транзистора по схеме с общим
эмиттером. Выходная цепь такой схемы изображена на рис. 6.7(b). На
характеристиках проведена прямая линия XY. Это - линия нагрузки для 9-
вольтового источника питания (Vcc) и коллекторной нагрузки RL = 4,5 кОм,
представляющая траекторию, в соответствии с которой должны изменяться
коллекторное напряжение и ток при данном резисторе нагрузки и напряжении
питания Vcc .
Уравнение линии нагрузки - это просто выражение связи между разностью
потенциалов на RL и током коллектора: УСЕ = Усс - RL1С; в результате
преобразования имеем:
-1 Vrr
lc-~Z~'vce +-jr~ ¦ (6.13)
L KL
Уравнение (6.13) описывает прямую с отрицательным градиентом, равным
1/Rl, пересекающую ось токов в точке VCC/RL. Линию нагрузки совсем легко
провести через точки Хи Y, которые соответствуют максимальному напряжению
на коллекторе и максимальному коллекторному току. В точке X наступает
отсечка, когда ток коллектора становится равным нулю и поэтому нет
падения напряжения на резисторе коллекторной нагрузки, а к коллектору
приложено все напряжение питания Vcc (9 В). Другая точка линии нагрузки Y
выражает собой гипотетическое состояние транзистора с нулевым напряжением
на коллекторе, когда напряжение питания полностью падает на коллекторной
