Toshkent davlat transport universiteti

VI BOB. BIPOLYAR TRANZISTORLARNI SXEMAGA ULANISH USULLARI


§ 6.1.Bipolyar trazistorlarning asosiy tavsiflari va turlari


Tranzistorlar radiosxemada ishlatilganda uning elektrodlaridan biri hamma vaqt zanjirning kirishi va chiqishi uchun umumiy bo’lgan simga - yerga ulangan bo’ladi. Shunga ko’ra bipolyar tranzistorlarning uch xil ulanish sxemasi mavjud (6.1-rasm).

6.1-rasm. Tranzistorning sxemaga ulanish turlari: a – UB sxema, b – UE sxema, v – UK sxema

1. 
   Umumiy bazali sxema - UB,
   
2. 
   Umumiy emitterli sxema - UE,
   
3. 
   Umumiy kollektorli sxema - UK.
   

Bular ichida UB sxema tranzistorlarning xususiyatlarini tekshirishda eng qulayi hisoblanadi. Shuning
uchun tranzistorlarning fizik kattaliklari shu sxema asosida tekshiriladi va u qolgan ikki ulanish sxema- siga tatbiq etiladi. 6.1-rasmda keltirilgan sxema UB sxemadir. Undagi emitter o’tishining kavak tokini I_ep va elektron tokini I_ep deb belgilasak, emitter to­ki uchun quyidagi ifoda o’rinli bo’ladi:
I_e = I_ep + I_ep (6.1)
Bu tok butun emitter o’tishi davomida doimiy bo’ladi. Uning I_ep tashkil etuvchisi bazadan emitterga elektronlarning o’tishidan hosil bo’ladi. U emitter o’tishidan biror masofaga uzoqlashgach (4÷5 diffuzion uzunlikda) emitterdagi kavaklar bilan to’la rekombinatsiyalanadi va nolgacha kamayadi. Natijada kavak toki I_ep ortadi.
Xuddi shunga o’xshash kollektor o’tishi toki I_k ham ikki tashkil etuvchiga ega bo’ladi: I_kr - kavak toki va I_kp - elektron toki. I_kr ning kattaligi emitterdan ba- zaga o’tib kollektor o’tishga yetib keladigan kavaklar miqdori bilan, I_kp esa, kollektordan bazaga utadigan elektronlar soni bilan xarakterlanadi.
Emitter o’tishining kuchlanishi o’zgarsa, emitter toki o’zgaradi. Buning natijasida kollektor tokining I_kr tashkil etuvchisi o’zgarib, I_kp tashkil etuvchi o’zgarishsiz qoladi. 1_kp ning o’zgarishi kollektorning hajmiy qarshnligi o’zarishiga bog’liq bo’ladi. Shuning uchun kollektor tokining I_kr tashkil etuvchisi boshqariluvchi foydali tok, I_kp - boshqarilmaydigan zararli tok deb qaraladi va hamma vaqt I_kp << I_kr bo’ladi. Umuman olganda natijaviy kollektor toki kollektor o’tishi uzunligi bo’yicha doimiy tok hisoblanadi:
I_k = I_kr + I_kp (6.2)
Agar 6.1- rasmda keltirilgan sxemaning emitter o’tishi uzilsa (E₁ manba uzilsa), kollektor o’tishidan I_kt ga teng teskari tok o’tadi. Uning qiymati kollektorning I_kp elektron tokidan katta bo’ladi. Chunki bunda I_kp ga bazadan kollektorga o’tib turuvchi (muvozanatdagi) kavaklar toki I_br ham qo’shiladi.
I_kt boshqarilmaydigan kollektor toki yoki tempera­tura toki deb ataladi. Uni kollektorning sokinlik toki deb xam ataladi. Bu tokning kattaligi kollektor kuchlanishining yetarlicha katta o’zgarishlarida hamdo- imiy qoladi. Lekin tashqi muhit haroratiga juda bog’liq bo’ladi:
(6.3)
Bunda koeffitsient yarim o’tkazgichning materialiga bog’liq bo’lib, germaniy kristali uchun 8400 ga teng. I_kt tokning ixtiyoriy temperaturadagi ifodasi
(6.3a)
ko’rinishda bo’ladi. Demak, germaniyli triodning so­kinlik toki temperatura har 10°ga o’zgarganda ikki baravar o’zgarar ekan. Masalan, temperatura 20°S dan 50°S ga ortsa, I_kt sokinlik toki 2³ = 8 marta o’sadi.
I_kt sokinlik tokining temperaturaga bunday kuchli bog’liq bo’lishi tranzistor parametrlariniig keskin o’zgarnshiga olib keladi. Shuning uchun tranzistorni ishlatishda buni albatta hisobga olish kerak.
Shunday qilib, umumiy holda kollektor tokining kattaligi boshqariluvchi I_kr va boshqarilmaydigan I_kt toklarning yig’indisidan iborat bo’ladi:
I_k = I_kr + I_kt (6.4)
Emitter toki «+E₁→emitter→baza-+→ - E₁» zanjir bo’yicha, kollektor toki - «+E₂→baza→kollektor→ - E₂» zanjir bo’yicha oqadi. Shunga ko’ra baza tokining kat­taligi I_b= I_e-I_k ko’rinishda ifodalanishi kerak.
Qulaylik uchun baza toki «emitter→baza→tashqi zanjir→emitter» zanjiri bo’yicha oqadi, deb qarala- di. Bu holda kollektor toki o’tadigan zanjir o’zgaradi, ya’ni: « + E₂→emitter→kollektor→E₂» bo’lib, baza zanjiridan o’tmaydi. Shunga asosan, tranzistorning tok tenglamasi qilib
I_e = I_k + I_b (6.5)
tenglik olinadi.
(6.5) ifoda kollektor tokining emitter tokiga bog’liq bo’lishini ko’rsatadi. Bu bog’lanish inersial bo’ladi. Chunki emitterdan bazaga kavaklar o’tganda, baza elektrodi yaqinida elektronlar konsentratsiyasi keskin ortadi va ularning zaryadi kavaklar zaryadini kompensatsiyalaydi. Shuning uchun kollektor zanjirdagi tok o’zgarishi uchun emitterdan bazaga o’tgan kavaklarning yetarlicha miqdori kollektor o’tishiga yetib kelishi kerak, ya’ni bazada ularning juda oz miqdori rekombinatsiyalanishi kerak. Bunday o’tishning effektivligi uzatish koeffitsienta degan kattalik bilan belgila­nadi va quyidagicha ifodalanadi:
(6.6)
Uning qiymati hamma vaqt birdan kichik bo’lib, eng yaxshi tranzistorlarda 0,99 gacha yetadi.
Odatda a koeffitsient umumiy bazali ulanishda tranzistorning tok bo’yicha kuchaytirish koeffitsiyent deb ataladi va yuklama qarshiligi nolga teng bo’lgan hol uchun aniqlanadi.
Kollektor toki kollektor kuchlanishiga kam bog’liq bo’lgani uchun koeffitsiyent kollektor kuchlanishiga bog’liq bo’lmagan kattalik hisoblanadi. Kollektor o’tishining differensial qarshiligi yetarlicha katta miqdor bo’lgani uchun unga katta qarshilikli R_yuk tashqi yuklama ulanishi kerak (6.1a-rasm). U kollektor kuchlanishi­ning katta o’zgarishlarida ham tranzistorning ish rejimini o’zgartirmaydi. Shuning uchun kollektor tokining kichik o’zgarishi xam R_yuk da katta kuchlanish o’zgarishini hosil qiladi. Haqiqatan ham, kirish kuchlanishining o’zgarishini emitter toki orqali ∆U₁=R_kir·∆I_E ko’rinishida ifodalansa, chiqish kuchlanishining o’zgarishi bo’lib, kuchlanish bo’yicha kuchaytirish koeffitsienti
(6.7)
bo’ladi. Bundi R_yuk>> R_kir bo’lgani uchun K > 1.
Shunday qilib, umumiy bazali sxemada tranzistor kuchlanish (quvvat) bo’yicha kuchaytirish xususiyatiga ega bo’lib, tokni kuchaytirmas ekan. Chunki uning chiqish qarshiligi kirish qarshiligidan yetarlicha katta bo’ladi.
Umumiy emitterli va umumiy kollektorli sxemalarning xususiyatlarini aniqlaylik. Umumiy emitter­li sxemaning tok bo’yicha uzatish koeffitsienti
(6.8)
umumii kollektorli sxemaniki esa,
(6.9)
bo’ladi.
Agar (6.6) va (6.7) ifodalarni hisobga olsak, (6.8) va (6.9) ifodalar quyidagi ko’rinishga ke­ladi:
va (6.10)
va hamma vaqt birdan katta qiymatga ega bo’ladi. Bu UE va UK sxemalarning tokni kuchaytirish xususiyatiga ega ekanini ko’rsatadi. Umumiy emitterli sxemaning kuchlanish bo’yicha kuchaytirish koeffitsienti
(6.11)
umumiy kollektorli sxema uchun esa,
(6.11a)
bo’ladi.
UE sxemaning kirish qarshiligi chiqish qarshiligidan kichik (R_kipchiq), ammo UB sxemaning kirish, qarshiligidan kattaroq bo’ladi. Shuning uchun UE sxema kuchlanishni kuchaytirish xususiyatiga ega. UK sxemada esa, kirish qarshiligi chiqish qarshiligidan katta. R_n qarshilik chiqish qarshiligi tartibida bo’lgani uchun u kuchlanish bo’yicha ko’naytirish xususiyatiga ega emas. Shunday qilib, UE sxema ham tok, ham kuchlanish bo’yicha kuchaytirish xususiyatiga ega. Shuning uchun bu sxemada quvvat bo’yicha eng katta kuchaytirishga erishiladi.