сколько серий транзисторов на повышенные мощности. Все они представляют собой плоскостные германиевые сплавные транзисторы р-п-р-типа.

Наиболее маломощными из них являются транзисторы серии П2. В однотактных каскадах класса А они обеспечивают выходную мощность до 100-150 мет, а в двухтактных в классе В до 1 вт. Одновременно транзисторы этих типов, особенно П2А, являются наиболее высоковольтными, в связи с чем их удобно применять в комбинированных лампово-транзисторных схемах.

Транзисторы серии ПЗ являются устаревшим типом. Более современные транзисторы серий П4 и П201-П203 при меньших габаритах обеспечивают большие мощности.

Транзисторы типов П4 и П201-П203 предназначены для усиления мощности звуковой частоты и для работы в схемах преобразователей постоянного тока. Транзисторы П201-П203, кроме того, применякэтся в переключающих схемах. Приборы типа П203 проходят специальную проверку крутизны коллекторно-базовой характеристики, причем допускаемый разброс ее обеспечивает хорошую симметрию плеч двухтактных каскадов без индивидуального подбора транзисторов.

Основные данные мощных германиевых транзисторов приведены в табл. 10-13.

10-5- ОСОБЕННОСТИ ТРАНЗИСТОРОВ КАК ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМ

Разброс электрических параметров

При современном уровне технологии изготовления транзисторов не удается получать транзисторы с малым разбросом значений электрических параметров. Действующая в настоящее время система отбраковки и классификации транзисторов основана в основном иа одностороннем ограничении значений электрических параметров (см. таблицы в § 10-4), причем по марке транзистора можно судить лишь о наихудших значениях его параметров. Основная же масса транзисторов имеет значительно лучшие параметр1ы, чем оговариваемые в справочных таблицах.

Это обстоятельство осложняет взаимозаменяемость траизисторов в схемах, отработанных на случайных экземплярах без учета присущего им разброса параметров.

Наибольший разброс имеет место по параметрам / .о (обратный ток коллектора), кгг (выходная проводимость), а или hzi (коэффициент усиления по току) и (предельная частота усиления по току) - все в схеме с общей базой. Разброс по /к.о достигает обычно 10-20 раз, по йгг - 5 раз, по а - в пределах 10%, однако для схемы включения с общим эмиттером это равноценно 5-15-кратиому разбросу значений fi. В связи с таким разбросом средние значения перечисленных параметров, как правило, в 2- 5 раз лучше приведенных в таблицах.

Так, например, для наиболее распространенных транзисторов типов П13-П15 среднее значение /.о составляет 2-3 мка против нормы 10-15 мка, кгг порядка 0,7 мкмо (норма 2-мкмо) и т. д.

Многие схемы ие очень критичны к значениям таких параметров, как /к.о. Нгг, fa- Наиболее неприятным является разброс по значениям hi для схем с общим эмиттером и общим коллектором.

Для ослабления зависимости характеристик схем от параметров транзисторов широко применяются отрицательные обратные связи. Тем не менее для отдельных наиболее ответственных каскадов (гетеродин, двухтактный усилитель по схеме с общим эмиттером, блокинг-генератор и т. п.) иногда специально подбирают наиболее подходящие экземпляры транзисторов (с наибольшим значением fa, С одинаковыми коэффициентами а и др.) или

прибегают к использованию лучших типов транзисторов,

обеспечивающих достаточный запас по наиболее критичным параметрам.

Температурная зависимость электрических параметров

Зависимость электрических параметров транзисторов от температуры приводит к изменению характеристик транзисторных схем при колебаниях температуры. Та-

0.Г 0,2 Dje

мка т

20 10

Рис. 10-29. Изменение статических характеристик плоскостных транзисторов прн повышении температуры.

кой же эффект вызывает самрразогрев транзисторов при больших мощностях, рассеиваемых иа коллекторе. Особенно тяжелые условия работы транзисторов имеют место в переносной аппаратуре, предназначенной для эксплуатации на открытом воздухе, и в комбинированных лам-пово-транзисгорных устройствах.

Типичные зависимости основных параметров транзисторов от температуры приведены на рис. 10-29-10-31. Обратные токи коллектора /к. о И' эмиттера /э.о У германиевых транзисторов увеличиваются в 1,5-2 раза при повышении температуры циеит усиления по току

-40 -20 О га w so с

Рис. 10-30. Зависимость обратного тока коллектора от температуры.

-40 -го о го чо во с

Рис. 10-31. Зависимость Л-па-раметров плоскостных транзисторов от температуры (для схемы с общей базой).

на каждые 10° С. Коэффи-в схеме с общим эмиттером

с ростом температуры увеличивается иа 10-15% на каяедые 10° С. Выходная проводимость в схеме с общей базой Кгг растет как при повышении температуры, так и при ее понижении относительно комнатной, достигая npjj-мерио удвоенных значении при -1-70 и -50° С. Предельная частота усиления / слегка понижается при повышении температуры (на 20-30% при 4-70° О- Емкость коллектора Ск от температуры практически ие зависит.

Входное сопротивление hi в схеме с общей базой и с общим эмиттером возрастает по мере повышения температуры до -f 70° С на 20-30%.

Для температурной стабилизации характеристик схем на-траизисторах широко применяют ртрицзтельвде обрат-

ные связи, термокомпеисацию с помощью нелинейных термосопротивлеиий и полупроводниковых диодов. Также важно правильно выбрать тип транзистора с необходимым запасом по значениям критичных параметров.

В схемах, предназначенных для работы при особенно высоких температурах (+70... +120° С) необходимо применять кремниевые транзисторы.

Стабилизация рабочей точки

Рабочую точку транзистора принято задавать фиксированными значениями тока эмиттера 1 и напряжения на коллекторном переходе И^.б- Это легко сделать, используя два независимых источника и £к для питания эмит-териой и коллекторной цепей (рис. 10-32). Поскольку паце-

Рис. 10-32. Схема питания тран- Рис. 10-33. Простейшая схе-зЕстора с помощью двух источ- ма питания транзистора от НИКОВ. . одного источника.

ние напряжения на промежутке эмиттер - база ГУэ.б очень мало (для германиевых транзисторов в пределах 0,15-0,3 в, для кремниевых порядка 0,5 в), то уже при напряжении источника Es= 1,5-3 в ток эмиттера практически определяется лишь величиной сопротивления R:

При этми ток коллектора I

/к = а/э + /к.о

и также отличается высокой стабильностью, ибо величина а от одного экземпляра плоскостного транзистора к другому отличается ие более чем' на 10?, а обратный ток /к.о обычно много меньше рабочей составляющей тока коллектора alg. Поэтому и напряжение {Ук.б оказывается достаточно стабильным даже при относительно высоких сопротивлениях коллекторной цепи по постоянному току (/? ).

Лишь при особенно высоких температурах величина /к.о может стать соизмеримой с рабочим током коллектора а/э, что будет приводить к излишнему нагреву коллектора и снижению напряжения ГУк.б-

Ради упрощения систем питания транзисторов часто применяют схемы с одним источником Ё^.э - Простейшая из этих схем (с одним сопротивлением в цепи базы), показанная иа рис. 10-33, создает режим фиксированного тока базы. В силу малости падения напряжения на промежутке база - эмиттер ({Уб.э) в этой схеме практически

г £к.э --RT

Ври этом токи эмиттера и коллектора составляют: /б + /к.о .

1 -а

1 - а

1 -а

/к.с

В связи с тем, что значения (1-я) и /15.0 от одного экземпляра транзистора к другому существеннЬ отли-

чаются, для установления определенного значения 1 или /к в этой схеме обычно приходится подбирать сопротивление под данный транзистор опытным путем.-

Кроме того, эта схема не обеспечивает стабильной рабочей точки транзистора при изменении температуры, ибо обратный ток /к.о соизмерим с током базы /5 уже при-нормальных температурах.

Для оценки различных схем питания транзисторов с точки зрения их стабильности введен коэффициент нестабильности S, показывающий, во сколько раз изменение тока коллектора (А/к) больше вызвавшего его изменения обратного тока коллек-

торного перехода (А/к.о), А/к

А/к.с

Для схемы с двумя источниками питания S = 1. Для простейшей схемы с одним источником

-S =

1 -а

Рис. 10-34. Основная схема стабилизации рабочей точки транзистора при питании от одного источника.

Основная схема стабилизации рабочей точки транзистора при питании

. от одного источника (рис. 10-34) включает в себя делитель из сопротивлений Rvi Rz, сообщающих базе транзистора довольно жесткий потенциал, и третье сопротивление R в цепи эмиттера, создающее отрицательную обратную связь по току.

Коэффициент нестабильности этой схемы

R-ifii.

параллельное соединение сопро-

тивлений /?1 и /?2.

Стабилизирующее свойство этой схемы связано с тем обстоятельством, что делитель R - Rz делит напряжение одного источника к.э на два {е' и Е' как бы приближая эту схему к схеме с независимыми источниками питания эмиттериой и коллекторной цепей. Чем низкоомнее делитель R - Rz, тем лучше это приближение. Стабильность улучшается также при увеличении сопротивления /?э. что при заданном токе эмиттера требует увеличения напряжения Е^. Уменьшение величины Е^, напротив, ухудшает стабильность рабочей точки.

На практике величину Е^ выбирают порядка 0,7- 1,5 е, а сопротивление /?э рассчитывают ио заданному значению тока эмиттера 1: -

£3-0,2

Тогда при выбранном значении S (обычно в пределах 1,5-4) можно рассчитать необходимые значения сопротивлений делителя по приближенным формулам:

Ri(S-l)R;

Ri =

Ek.s

Для того чтобы сопротивление не Создавало отрицательной обратной связи иа рабочих частотах каскада,-его обычно блокируют конденсатором достаточно большой емкости .-

Ограничиваясь несколько худшей стабильностью, используют упрощенную схему (рис. 10-35), в которой стабилизация рабочей точки достигается обратной связью по напряжению за счет присоединения сопротивления непосредственно к коллектору транзистора.

Для этой схемы коэффициент нестабильности

s = !-. ..

Для предотвращения обратной связи на рабочих частотах каскада сопротивление Ri иногда разбивают иа два

Рис. .10-35. Упрощенная схема стабилизации рабочей точки транзистора.

Рис. 10-36. Вариант схемы с предотвращением обратной связи на рабочих частотах.

и среднюю точку развязывают с помощью конденсатора достаточной емкости (рис. 10-36).

Чем ближе а к единице, тем сильнее требуется стабилизировать рабочую точку транзистора.

Во избежание большой нестабильности рабочей точки следует избегать включения в цепь базы транзистора высокоомных сопротивлений.

Пример расчета. Дано: Е^.э = 6 е и /э = 1 ма.

Рассчитать элементы основной схемы стабилизации рабочей точки, обеспечивающие S = 2, и определить значения S для простейших схем с одним сопротивлением, если Rk = 3,3 ком, а = 0,95 и /к.о = Ю мка (0,01 ма).

Примем£ =1,2 в и получим:

1,2 - 0,2 1

= 1 ком;

(2 - 1) у2 1 = 5 ком;

= 1,25 ком.

Для расчета упрощенной схемы стабилизации опре- делим сначала необходимую величину сопротивления R, обеспечивающую /з = 1 ма, для чего воспользуемся следующими соотношениями:

- /к = а/э +- /к.о = 0,95-1 + 0,01 = 0,96 ма;

. /б = /э - /к = 1 - 0,96 = 0,04 ма; f к.э = Ек.э - IkRu = 6 - 0,96-3,3 = 2,83 е; ик.э - 0,2 2,83 - 0,2

0,04

= 66 ком;

при этом

s = -

0,95

= 10.

Если же сопротивление R присоединено не к коллектору транзистора, а непосредствеиио к ис-очнику питания, то

1-0,95

-=,20.

Внутренняя обратная связь

В отличие от электронных ламп, транзистору, начиная с самых низких рабочих частот,. присуща внутренняя-обратная связь. Ее наличие приводит к зависимости входного сопротивления Rbx транзистора от сопротивления нагрузки Rn (рис. 10-37), а выходного сопротивления

О

ге(Ы)

к.з. 1К0Л1

1Мом х.х.

Рис. 10-37. Зависимость входного сопротивления транзистора в различных схемах включения от сопротивления нагрузки. ОБ - схема с общей базой; 03 - с общим эмиттером; ОК - с общим коллектором.

транзистора Rux <>т сопротивления R. (рис. 10-38) цепи, присоединенной к его входу (внутреннего сопротивления генератора сигнала).

(>-а)г^

1ком

Шом Х.Х

Рис. 10-38. Зависимость выходного сопротивления тран ист-ора в ра личных схемах включ ния от сопротивления генератора входного сигнала.

Это обстоятельство приводит к тому, что изменение сопротивления какой-либо одной цепи сказывается ие только иа режиме работы непосредственно связанного с этой цепью транзистора, но может передаваться через транзисторы как в предшествующие, так и в последующие каскады. Особенно неприятна такая реакция транзисторов в высокочастотных усилителях, где она осложняет настройку колебатёлБньРх контуров делая ее взаимозависи-мой/ ; -- -.,4 . - - .--,..