Транзистор?.. Это очень просто! [заметки]

1

Внимание! В связи с тем что электрический ток образуется перемещением электронов, которые движутся по внешней цепи от отрицательного полюса к положительному, именно такое направление тока и принято на страницах этой книги (оно обратно общепринятому условному направлению тока).

2

Некоторые мощные транзисторы выдерживают температуру, близкую к 100 °C. Это достигается введением в полупроводниковый материал относительно больших доз примесей.

3

Ядро атома углерода содержит 6 протонов и 6 нейтронов; этот атом имеет 6 электронов, из которых 2 находятся на оболочке К и 4 на оболочке L.

4

Музей в Париже, аналогичный Политехническому музею в Москве. — Прим. перев.

5

В этом месте Любознайкин допускает неточность. Ток насыщения, о котором идет речь ниже, проходит при приложении обратного напряжения только к одному р-n переходу, т. е. между средним выводом транзистора (базой) и одним из крайних. — (Прим. ред.).

6

Сопротивления, о которых говорит Любознайкин, рассчитываются путем деления малых изменений напряжений на вызываемые ими изменения тока.

Следовательно, входное сопротивление

где ΔU_б ^_ малое изменение напряжения между эмиттером и базой, а ΔI_б — возникающее в результате этого изменение тока базы.

Точно так же выходное сопротивление

где ΔU_к — изменение напряжения, приложенного между коллектором и эмиттером, а ΔI_к — соответствующее изменение тока коллектора.

Иногда при расчетах используют параметр выходная проводимость транзистора, представляющий собой отношение изменения выходного тока к вызвавшему его изменению выходного напряжения:

(Прим. ред.).

7

Все эти рассуждения касаются транзистора структуры n-р-n. Для транзисторов структуры р-n-р полярности всех напряжений обратные. — Прим. ред.

8

Строго говоря, частотный предел работы транзистора определяется не временем пробега носителей через базу (это привело бы лишь к задержке усиливаемого сигнала), а различием времени пробега для отдельных носителей, в результате чего происходит «размывание» усиливаемого сигнала. Однако разброс времени пробега прямо пропорционален идущему в расчет среднему значению времени пробега, так что в конечном счете это время ограничивает частотный предел транзистора. — Прим. ред.

9

Емкость коллекторного перехода у тетрода остается такой же, как у триода о аналогичной геометрией. Уменьшение роли этой емкости на высоких частотах обусловлено снижением сопротивления области базы из-за того, что активная часть базы размещается в непосредственной близости от основного вывода базы. — Прим. ред.

10

Иногда пользуются понятием статической крутизны прямой передачи транзистора — отношением постоянного тока коллектора к постоянному напряжению база — эмиттер:

Прим. ред.

11

Пользуясь иной терминологией, говорят, что коэффициент передачи тока равен произведению полной проводимости прямой передачи на входное сопротивление: Y₂₁h₁₁= h₂₁.

12

Механизм нелинейных искажений в усилителях с транзисторами сложнее, чем здесь описывается. В частности, большую роль играет внутреннее сопротивление источника усиливаемого сигнала. Изучив этот вопрос глубже, Незнайкин, быть может, умерил бы свой восторг. — Прим. ред.

13

Любознайкин несколько лукавит: он выбрал для точки P 5 В для того, чтобы эта точка оказалась на характеристике I_б — 0,2 мА, что облегчает расчеты по определению различных значений напряжений и токов.

14

На практике различают четыре вида обратной связи, схематически представленные на наших рисунках. Обратная связь может прилагаться к входу усилителя последовательно или параллельно с первоначальным сигналом. Она может порождаться выходным током (обратная связь по току) или напряжением, которое этот ток создаст на выходной нагрузке. Схемы 1 и 4 чаще применяются в однокаскадных усилителях. Схемы 2 и 3 чаще встречаются в усилителях, оканчивающихся трансформатором, причем обратной связью охватывается сразу 2–3 каскада.

15

Это «усиление», обозначенное буквой α, можно легко представить, записав, что

потому что ΔI_э = ΔI_к+ ΔI_б.

Разделив числитель и знаменатель на ΔI_б, получим:

Отсюда видно, что α меньше единицы. Выражение ΔI_к/ΔI_б, как мы помним, есть усиление по току в схеме с общим эмиттером, которое мы обозначаем буквой β. Следовательно,

Для транзисторов с большим коэффициентом β значение α, приближается к единице, иначе говоря, изменения тока на выходе и входе примерно одинаковы.

16

Усиление по току в схеме с ОК

Как видно, в схеме с ОК усиление по току несколько больше, чем в схеме с ОЭ. Между коэффициентами усиления по току трех основных схем существует очень простое соотношение

17

В предшествующем примечании мы составили очень простое соотношение между коэффициентами усиления в трех основных схемах:

β = α·γ

Следующая табличка позволяет выразить каждый из этих коэффициентов через два других:

18

Более глубокий анализ, учитывающий, в частности, выходное сопротивление первого транзистора, показал бы, что положение не столь катастрофично. Однако приведенные здесь рассуждения в первом приближении остаются в силе.

19

Изменяя смещение, мы сдвигаем нагрузочную прямую параллельно ей самой. Она сохраняет свой наклон, соответствующий данному сопротивлению нагрузки. Сопротивление коллекторной цепи постоянному току мало (это сопротивление провода первичной обмотки выходного трансформатора), так что среднее напряжение U_к на коллекторе не зависит от смещения. Таким образом, рабочая точка может переместиться из точки Р в точку Р', скользя по вертикальной линии.

20

Название «планарный» происходит от английского слова plane — плоский. — Прим. перев.