Радио и телевидение?.. Это очень просто! - Айсберг Евгений Давыдович - Страница 38

Транзистор n-р-n

Н. — Попытаюсь. В отсутствие напряжения эмиттер из полупроводника типа и будет иметь больше свободных электронов на своем свободном конце, тогда как на стороне перехода с базой выше будет плотность положительных ионов. Поэтому в самой базе поблизости от этого перехода будут преобладать отрицательные ионы. На переходе между базой и коллектором заряды будут располагаться симметрично. В середине же базы будут преобладать дырки, так как у расположенных там атомов электроны сорваны атомами, находящимися около обоих переходов (рис. 126).

Рис. 126. Транзистор типа n-р-n.

Л. — Все это совершенно верно. Я вижу, что ты хорошо знаешь распределение различных зарядов на переходах. А теперь доставь мне удовольствие, приложив напряжения на все три электрода транзистора.

Н. — Отрицательный полюс батареи я соединяю с эмиттером, а положительный — с коллектором. Еще меньшее напряжение другой батареи я прилагаю положительным полюсом к базе, а отрицательным — к эмиттеру (рис. 127).

Рис. 127. Притягивая электроны от эмиттера к базе, напряжение источника Eэ. б открывает им путь в коллектор.

Л. — Что же произойдет?

Н. — Напряжение между эмиттером и базой и в этом случае приложено в проводящем направлении. Значит, свободные электроны устремятся от эмиттера к базе. Некоторые из них пойдут к положительному полюсу источника питания, пройдут через него и вернутся к эмиттеру. Они определяют ток базы. Но и здесь он будет малым. Вследствие исключительно малой толщины базы основная часть электронов, устремляющихся от эмиттера в базу, преодолеет и второй переход; это облегчается тем, что они притягиваются положительным потенциалом, приложенным к коллектору. Они войдут в коллектор, покинут его и направятся к положительному полюсу батареи Еэ. к, чтобы, пройдя через нее, вернуться, наконец, к эмиттеру.

Л. — Браво, Незнайкин! Ты мог бы еще добавить, что в это же время положительные дырки, которые до приложения напряжения находились в середине базы, устремятся к эмиттеру, притягиваемые его отрицательным потенциалом.

Аналогия транзистор — триод

Н. — Как изменяется ток коллектора в зависимости от изменения тока базы?

Л. — Можно сказать, что Iк практически пропорционален Iб. Кривая, которую я тебе показываю, представляет собой почти прямую линию (рис. 128).

Рис. 128. Кривая напряжения тока коллектора Iкв зависимости от изменения тока базы Iб.

Как видишь, когда ток базы увеличивается на 100 мкА, ток коллектора возрастает на 3 мА, т. е. в 30 раз больше. Однако еще большее впечатление производят кривые, показывающие изменение тока коллектора Iк в зависимости от изменения напряжения эмиттер — база Uэ. б(рис. 129).

Рис. 129. Изменение тока коллектора Iк в зависимости от изменения напряжения Uэ. б, приложенного между эмиттером и базой.

На кривой, которую я для тебя начертил, видно, что, когда напряжение Uэ. к увеличивается со 100 до 150 мВ, ток Iк повышается с 4 до 10 мА. Иначе говоря, при изменении напряжения базы на 50 мВ ток возрастает на 6 мА.

Н. — Для расчета крутизны надо 6 мА разделить на 50 мВ, или 1/20 В; получим 120 мА/В — это просто колоссально!

Л. — Не очень, так как имеются транзисторы с крутизной 300 мА/В и даже больше.

Н. — Что меня сейчас больше всего поражает, так это глубокая аналогия между транзистором и лампой-триодом. Эмиттер соответствует катоду, сетка — базе, а коллектор — аноду.

Л. — Действительно, если в лампе малые изменения потенциала сетки вызывают значительные изменения анодного тока, то и здесь, немного изменяя потенциал базы, можно сильно изменять ток коллектора.

Ты догадываешься, что вход транзистора образуется базой и эмиттером. Между этими двумя электродами прилагают подлежащие усилению переменные токи. Выход же транзистора образуется между коллектором и эмиттером, так как между ними протекает усиленный ток.

Условные обозначения

Н. — Не мог бы ты показать мне схему усилительного каскада на транзисторе? Прежде покажи условное графическое обозначение транзистора.

Л. — В связи с существованием двух типов транзисторов должно быть и два условных обозначения. База изображается вертикальной линией; эмиттер обозначается в виде стрелки, направленной к базе в транзисторе типа р-n-р и направленной от базы в транзисторе типа n-р-n (рис. 130).

Рис. 130. Условные графические обозначения транзисторов.

Н. — Эта стрелка, если я правильно понимаю, показывает условное направление электрического тока, т. е. от положительного полюса к отрицательному.

Л. — Совершенно верно. Коллектор же обозначается прямой линией, подходящей, как и стрелка эмиттера, к базе. Принятое условное обозначение верно отражает историческую действительность. Самые первые транзисторы, сделанные в 1948 г., не имели настоящих переходов. Эмиттер и коллектор этих транзисторов представляли собой металлические острия, опиравшиеся на кристалл германия (базу).

Усилительный каскад

Л. — А вот общая схема усилительного каскада (рис. 131).

Рис. 131. Общая схема усилительного каскада на транзисторе.

В этой схеме переменное напряжение на входе обозначено буквой u. Усиленное напряжение, получаемое на выходе при прохождении коллекторного тока по нагрузочному резистору R3, обозначено буквой U. Его пропускают через конденсатор связи С.

Н. — А для чего служат резисторы R1 и R2, которые соединены последовательно и подключены к обоим полюсам батареи Еэ. к?