Транзистор?.. Это очень просто! - [24]

Опасно! Ограниченная мощность

Н. — Я обнаружил это, когда снимал зависимость тока коллектора I_кот тока базы I_б для двух значений напряжения U_кна коллекторе: 2 и 10 В (рис. 46).

Рис. 46.Зависимость тока коллектора I_к от тока базы I_б при двух значениях напряжения коллектора U_к

Л. — А почему часть кривой для этого последнего напряжения U_к = 10 В проведена пунктиром?

Н. — Потому что она нанесена условно. Я не хотел, чтобы коллекторный ток превысил 35 мА, так как предельная мощность транзистора составляет 350 мВт (в инструкции выпустившего его завода недвусмысленно сказано об этом). Ток в 35 мА при напряжении в 10 В дает как раз эту предельную мощность, а я же хотел превышать ее, чтобы не погубить плод трудов своих.

Л. — Ты действовал мудро, и мне остается лишь тебя поздравить. Обрати внимание, что кривые, показывающие изменение I_к под воздействием I_б, чаще всего приближаются к прямой линии. Впрочем, в этом мы уже имели возможность убедиться, рассматривая рис. 24.

Н. — Правда, я вспоминаю, что эти кривые позволяют определить коэффициент усиления по току β, который показывает, во сколько раз изменения тока коллектора больше изменений тока базы (этот важный параметр транзистора называют иногда коэффициентом передачи тока и обозначают h₂₁).

Л. — Можешь ли ты определить этот коэффициент по кривой U_к = 2 В?

Н. — Это очень просто. Когда мы повышаем ток базы, например, с 0,5 до 1 мА (точки А и Б), ток коллектора увеличивается с 70 до 97,5 мА. Следовательно, изменению тока базы на 0,5 мА соответствует изменение тока коллектора на 27,5 мА. Значит, усиление по току β = 27,5:0,5 = 55 раз.

Л. — Браво! А в более общей форме можно сказать, что

где ΔI_к и ΔI_б — соответственно малые изменения тока коллектора и тока базы.

Сопротивление, которое не является на перекличку

Н. — Скажите, пожалуйста! Все эти малые изменения токов и напряжений напоминают мне что-то знакомое, как мотив песенки моего далекого детства. После крутизны и коэффициента усиления нам не хватает только внутреннего сопротивления… и мы вновь встретим ту же семью основных параметров, что и у ламп.

Л. — Осторожнее, мой друг! Еще раз говорю тебе: остерегайся поспешных выводов. У ламп коэффициент усиления представляет собой отношение двух напряжений, у транзисторов — это отношение двух токов. Точно так же, говоря о внутреннем сопротивлении ламп, имеют в виду часто выходное сопротивление, тогда как у транзисторов, как мы уже видели, говорят о входном сопротивлении или сопротивлении эмиттер — база. И, как всякое сопротивление, оно представляет собой отношение напряжения к величине тока, как сказал бы покойный физик Ом.

Н. — Или, строго говоря, это — отношение малого изменения напряжения базы к вызываемому им малому изменению тока базы. А применяя для обозначения этих малых изменений милые твоему сердцу «дельты», я бы написал следующую формулу входного сопротивления:

Л. — Незнайкин, не съел ли ты гигантскую камбалу, фосфор которой заставляет твою голову так интенсивно работать? Коль скоро ты продемонстрировал свои способности, попробуй-ка рассчитать по одной из своих кривых входное сопротивление твоего транзистора?

Н. — Нет ничего проще. Для этого нужно вернуться к кривой на рис. 44, показывающей, как изменяется I_б в зависимости от U_б. Мы видим, что при переходе от 0,5 к 0,6 В ток изменяется примерно на 1 мА, a R_вх, как известно, можно рассчитать, разделив 0,1 на 1, что даст нам 0,1 Ом.

Л. — Не стыдно ли тебе, Незнайкин, в твои годы путать миллиамперы с амперами?

Н. — О, прости! Я должен был разделить 0,1 В на 0,001 А, что даст мне R_вх = 100 Ом.

Очень полезное соотношение

Л. — Вот это лучше, А чтобы наказать тебя за эту ужасную ошибку, я дам тебе решить небольшую задачу: помножь крутизну на внутреннее сопротивление, используя определения этих величин.

Н. — Ну, это просто:

Раньше я сомневался, что когда-нибудь справлюсь с подобными задачами. Итак, усиление по току[11] равно произведению крутизны на входное сопротивление. Это напоминает мне соотношение, выведенное ранее для ламп: μ = SR_i, где R_i, однако, обозначает внутреннее сопротивление.

Л. — Можешь ли ты проверить, соответствует ли это равенство параметрам, которые ты рассчитал для своего транзистора?

Н. — По кривой на рис. 45 в районе 0,5 В крутизна составляет 500 или 600 мА/В, или в среднем 0,55 А/В. Если умножить крутизну на входное сопротивление в той же точке (а там оно равно 100 Ом), то получим 55, что как раз соответствует найденному нами усилению по току.

Л. — Все к лучшему в этом лучшем из миров! Заметь попутно, Незнайкин, что обычно коэффициент усиления почти не изменяется от увеличения тока коллектора. Что же касается крутизны, то, как мы видели, она возрастает при повышении тока I_к.

Н. — Отсюда я делаю вывод, что если наше равенство SR_в = β остается в силе, то при увеличении тока коллектора входное сопротивление должно снижаться.

Все кривые на одном графике

Л. — Устами младенца глаголет истина… А теперь надо сказать, дорогой друг, что различными данными, распыленными по снятым тобой кривым, будет значительно легче пользоваться, если ты возьмешь на себя труд составить по результатам своих измерений график, показывающий, как изменяется ток коллектора при изменении напряжения на нем.