Коллектора уменьшается

Даже при газовом наполнении ток фотоэлементов в большинстве случаев недостаточен для приведения в действие исполнительных механизмов, поэтому фотоэлементы часто применяются с ламповыми или полупроводниковыми ( 11.11) усилителями. Пока фотоэлемент не освещен, транзистор находится в закрытом состоянии под действием ЭДС ЕВ в цепи базы. При освещении фотоэлемента база соединяется с положительным полюсом ЭДС ЕК, поэтому напряжение между базой и эмиттером становится положительным, транзистор открывается и ток коллектора возрастает до значения, достаточного для срабатывания исполнительного механизма ИМ.

В отличие от идеализированных выходных ВАХ реальные характеристики транзистора всегда имеют некоторый наклон: ток коллектора возрастает (хотя и слабо) при увеличении выходного напряжения С/кб. Это определяется эффектом Эрли, сущность которого состоит в том, что при увеличении обратного напряжения на коллекторном /г-и-переходе он расширяется, причем расширение происходит в сторону базы, как более высокоомный слой; при этом ширина базы уменьшается. Уменьшение ширины базы приводит к тому, что большее количество неосновных носителей проходит базу не рекомбинируя в ней и, следовательно, больше носителей заряда попадает в коллектор, вызывая рост тока коллектора.

Даже при газовом наполнении ток фотоэлементов в большинстве случаев недостаточен для приведения в действие исполнительных механизмов, поэтому фотоэлементы часто применяются с ламповыми или полупроводниковыми ( 11.11) усилителями. Пока фотоэлемент не освещен, транзистор находится в закрытом состоянии под действием ЭДС ?Б в цепи базы. При освещении фотоэлемента база соединяется с положительным полюсом ЭДС ЕК, поэтому напряжение между базой и эмиттером становится положительным, транзистор открывается и ток коллектора возрастает до значения, достаточного для срабатывания исполнительного механизма ИМ.

Даже при газовом наполнении ток фотоэлементов в большинстве случаев недостаточен для приведения в действие исполнительных механизмов, поэтому фотоэлементы часто применяются с ламповыми или полупроводниковыми ( 11.11) усилителями. Пока фотоэлемент не освещен, транзистор находится в закрытом состоянии под действием ЭДС ЕЪ в цепи базы. При освещении фотоэлемента база соединяется с положительным полюсом ЭДС ЕК, поэтому напряжение между базой и эмиттером становится положительным, транзистор открывается и ток коллектора возрастает до значения, достаточного для срабатывания исполнительного механизма ИМ.

на рекомбинацию (база тонкая и концентрация дырок в ней невелика) доходит до коллектора ( 3.19, а), поэтому Jna ~ JnK или /э А: /„. В результате ток коллектора повышается от очень малого значения обратного тока /ко до /„« «/э. Таким образом, вобрат несмещенном коллекторном переходе значение тока становится таким же, как и в прямосмещенном эмиттер ном переходе. Если ток коллектора возрастает при неизменном напряжении источника питания 1/„.п.к, то физически это

зывающая, во сколько раз ток коллектора возрастает из-за наличия в обратном токе коллекторного перехода составляющей, зависящей от тока эмиттера (значение а* обычно несколько больше единицы или равно единице); М — коэффициент лавинного размножения (см. § 3.11).

сопротивлении коллекторной области, которое способствует движению неосновных носителей коллекторной области к коллекторному переходу. В результате при увеличении тока эмиттера ток коллектора возрастает не только из-за прохождения через коллекторный переход носителей, инжектированных эмиттером, но и из-за экстракции неосновных носителей заряда из более удаленных частей коллекторной области.

Рассмотрим вначале характеристики в активном режиме. С по-дачвй на базу отрицательного относительно эмиттера напряжения через эмиттерный переход течет ток, обязанный инжекции неосновных носителей в базу. Большая часть этих носителей проходит через базу и собирается коллекторным переходом; меньшая часть этого потоки создает в выводе базы за счет рекомбинации положительный/ ток /EJ вытекающий из базы и вычитающийся из тока —/в, втекающего в базу ( 12-11). С увеличением отрицательного напряжения ?/БЭ ток /Б > О растет и при некотором значении этого напряжения результирующий ток в базе оказывается равным нулю (/Б = 0), что эквивалентно размыканию цепи базы. При этом ток, коллектора возрастает, так как к току /КБО добавляется ток коллектирования 3/в. Поскольку в этом случае /в = = I ^КБО I» то суммарный ток коллектора, обозначаемый /кэо, равен:

Ток коллектора после насыщения транзистора в момент времени tlt в отличие от схемы на 3.19, не остается постоянным, а увеличивается по мере возрастания тока намагничивания трансформатора. При насыщении транзистора ток намагничивания, а следовательно, и ток коллектора возрастает почти линейно. К моменту окончания входного импульса ток коллектора достигает величины1)

Рассмотрим вначале характеристики в активном режиме. С по-дачвй на базу отрицательного относительно эмиттера напряжения через эмиттерный переход течет ток, обязанный инжекции неосновных носителей в базу. Большая часть этих носителей проходит через базу и собирается коллекторным переходом; меньшая часть этого потоки создает в выводе базы за счет рекомбинации положительный/ ток /EJ вытекающий из базы и вычитающийся из тока —/в, втекающего в базу ( 12-11). С увеличением отрицательного напряжения ?/БЭ ток /Б > О растет и при некотором значении этого напряжения результирующий ток в базе оказывается равным нулю (/Б = 0), что эквивалентно размыканию цепи базы. При этом ток, коллектора возрастает, так как к току /КБО добавляется ток коллектирования 3/в. Поскольку в этом случае /в = = I ^КБО I» то суммарный ток коллектора, обозначаемый /кэо, равен:

Расчёт сопротивлений эмиттерной стабилизации производят, приняв в качестве ^«ожи»в ф-лах (3.9) полученную величину /кср=12 ма. Возьмём при транзисторе с наименьшим (5 напряжение коллектор — эмиттер немного выше минимально необходимых 5 в, например, 5,5 в, так как при транзисторе с наибольшим р ток коллектора возрастает и U НЭО уменьшится; тогда, как видно из принципиальной схемы каскада, величину К3 можно найти из выражения:

При выключении транзистора импульсом отрицательного входного напряжения в течение времени рассасывания fpac транзистор остается в режиме насыщения, ток коллектора сохраняется почти равным /к.нас. ток базы определяется ее внешней цепью. По окончании этого периода значительная часть избыточных носителей удалена из базы и в течение времени спада гсп ток коллектора уменьшается до 0,1-/к нас. Полное время выключения ?Выкл = fpac + fcn-

При переходе транзистора в активный режим происходит окончательное рассасывание неравновесного заряда через коллекторный переход. Выходная емкость транзистора заряжается, а ток коллектора уменьшается по экспоненциальному закону и после определенного времени, называемого временем спада tc (см. 16.39, г), принимает исходное значение /ко.

В заключение рассмотрим конкретную схему усилителя с отрицательной обратной связью, приведенную на 19.8. Здесь напряжение отрицательной обратной связи снимается с резистора /?2 делителя напряжения R\R?. Легко убедиться в том, что обратная связь в данном случае — отрицательная. Действительно, если при изменении ис потенциал базы увеличивается, то потенциал коллектора уменьшается. Это уменьшение потенциала через цепь обратной связи передается на базу транзистора и напряжения сигнала и обратной связи оказываются в про-тивофазе.

Рассмотрим принцип действия триггера. Предположим в триггере записано Q = 0, 6 = 1. При подаче входных сигналов, например, в виде J[ = J2 = -^3=1 и Ki=K2 = K^=0 запись 1 в триггер производится в следующей последовательности. Тактовый импульс положительной полярности, поступающий на вход С, во-первых, запирает транзисторы Т\4 и Т^ и тем самым отключает вспомогательный триггер от главного, во-вторых, разблокирует многоэмиттерные транзисторы Ту и Туй- Так как на всех эмиттерах Т20 действует повышенный потенциал (Ji = /2 = J} — 1, С --= 1, и так как в триггере был записан 0, то и на эмиттере, соединенном с инверсным входом, Q = = 1), то Туд переходит в инверсную активную область и своим коллекторным током отпирает транзистор Т&. По мере понижения потенциала коллектора Т\д увеличивается ток эмиттера Ги и соответственно ток его коллектора уменьшается, 'что приводит к запиранию инвертора Гц. Повышение потенциала коллектора Т ц способствует уменьшению тока эмиттера Tie и увеличению тока его коллектора, отпирающего инвертор на Tig. В схеме начинает действовать регенеративная обратная связь, которая приводит к перебросу главного триггера в новое состояние, при котором транзисторы Г^, Tn оказываются открытыми, а Гц, Т12 закрытыми.

Векторные диаграммы, представленные на 17.12, поясняют рассмотренные явления. С изменением частоты изменяются сопротивления барьерных и диффузионных емкостей переходов, при этом чем выше частота, тем меньше емкостное сопротивление. Барьерные емкости коллекторного и эмиттерного переходов включены параллельно р-п-переходам и примерно одинаковы, но шунтирующее действие коллекторной барьерной емкости больше, чем эмиттерной, так как сопротивление коллекторного перехода значительно выше, чем эмиттерного. Так как через барьерную емкость коллекторного перехода ответвляется часть тока, то ток коллектора уменьшается, а следовательно, уменьшаются коэффициент передачи (усиления) тока и коэффициент усиления по мощности.

На интервале 4 — U ток коллектора уменьшается от значения тока насыщения до нуля, а напряжение на коллекторе увеличивается от нуля до +ЕК.

При малых токах коллектора значения f/кк малы, поэтому при заданном напряжении f/кь (см. 2.12, а) коллекторный переход находится при обратном смещении С/к— — ^кь- Если плотность тока /к увеличивается, то ?/кк растет и Ок-*-0, при этом ОПЗ коллектора сужается и напряженность электрического поля в ОПЗ коллектора уменьшается. Напряжение UK становится равным нулю при плотности тока коллектора

С увеличением тока коллектора уменьшается степень насыщения транзистора, поэтому длительность выходного импульса возрастает ненамного.

Входной сигнал отрицательной полярности отпирает транзистор TI. Потенциал его коллектора уменьшается почти до нуля, при этом через базу транзистора Т2 и резистор RI ток перестает протекать. Транзистор Тг запирается, отрицательный потенциал на его коллекторе повышается, поэтому через базу транзистора 7\ и резистор RV проходит отпирающий ток, который поддерживает насыщенное состояние транзистора 7\ после окончания входного отпирающего сигнала ( 91, б). Конденсаторы Сф в данной схеме ускоряют процессы отпирания и запирания транзисторов (форсирующие конденсаторы).

Векторные диаграммы, представленные на 1.36, поясняют рассмотренные явления. С изменением частоты изменяются сопротивления барьерных и диффузионных емкостей переходов, при этом чем выше частота, тем меньше емкостное сопротивление. Барьерные емкости коллекторного и эмиттерного переходов включены параллельно p-n-переходам и примерно одинаковы, но шунтирующее действие коллекторной барьерной емкости больше, чем эмиттерной, так как сопротивление коллекторного перехода значительно выше, чем эмиттерного. Так как через барьерную емкость коллекторного перехода ответвляется часть тока, то ток коллектора уменьшается, а следовательно, уменьшаются коэффициент передачи (усиления) тока и коэффициент усиления по мощности.

При переходе транзистора в активный режим происходит окончательное рассасывание неравновесного заряда через коллекторный переход. Выходная емкость транзистора заряжается, а ток коллектора уменьшается по экспоненциальному закону и после определенного времени, называемого временем спада ?е (см. 16.39, г), принимает исходное значение /ко.