Микроамперы базы и миллиамперы коллектора

Л. — Между базой и эмиттером обычных маломощных транзисторов прикладывают напряжение порядка 0,2 в. При этом в цепи базы проходит ток в несколько десятков микроампер. Напряжение же, прикладываемое между коллектором и эмиттером, может составлять 5—10 в и больше. Ток коллектора бывает от до нескольких миллиампер.

Н. — Одним словом, эмиттер впрыскивает в базу некоторое количество электронов, небольшая часть которых сразу же возвращается к эмиттеру через источник напряжения (это те электроны, которые во время своего короткого пробега по базе имели несчастье повстречаться с дырками), но большая часть электронов продолжает свой путь; они пересекают второй переход, входят в коллектор и возвращаются к эмиттеру через источник напряжения . Я уже догадался, что усилительное действие транзистора заключается в том, что ток коллектора значительно больше тока базы.

Л. — Ты несколько спешишь, но ты не ошибаешься. Усиление заключается в том, что ток коллектора зависит в основном от тока базы и меняется пропорционально изменениям последнего. Вообще ток коллектора в несколько десятков раз больше тока базы. Вот, например, кривая, показывающая, как изменяется ток коллектора в зависимости от тока базы для одного из транзисторов (рис. 24), Будь внимателен, Незнайкин! Ток базы выражен здесь в микроамперах, а ток коллектора — в миллиамперах. Проявив достаточную наблюдательность, ты заметишь, что ток коллектора за вычетом начального тока, существующего в отсутствие тока базы, всюду в 50 раз больше тока базы.

В этом случае говорят, что усиление по току равно 50.

Н. — А как снимается такая кривая?

Л. — Очень просто. Изменяя при помощи потенциометра прикладываемое между базой и эмиттером напряжение (рис. 25), надо измерять соответствующие друг другу значения тока базы (микроамперметром) и тока коллектора (миллиамперметром).

Н. — Любознайкин, у меня есть одна идея. Вместо того чтобы крутить ручку потенциометра и изменять тем самым напряжение между эмиттером и базой, давай приложим последовательно с источником постоянного напряжения какой-нибудь сигнал, например высокочастотное напряжение из антенны или низкочастотное напряжение, получаемое после

Рис. 24. Зависимость тока коллектора (в миллиамперах) от тока базы (в микроамперах). Между точками А а Б ток базы увеличивается от 50 до , т. е. на , или . Ток коллектора между этими же точками возрастает от 3 до , т. е. на . Следовательно, усиление по току составляет раз детектирования (рис. 26). Вызывая таким образом небольшие изменения тока базы, мы получим значительные изменения тока коллектора.

Рис. 25. Схема, при помощи которой можно снять характеристику, изображенную на рис. 24. При каждом положении движка потенциометра 7? измеряются значения тока базы и тока коллектора.

Рис. 26. Между базой и эмиттером приложено . Сразу же появляется переменная составляющая тока в цепи.

Сходства и различия

Л. — Браво, Незнайкин! Как ты додумался до такой блестящей идеи?

Н. — Видишь ли, мне в этот момент представилась аналогия между транзистором и электронной лампой. Вот, например, база, ведь она удивительно похожа на сетку. Так же как и сетка, она размещена между эмиттером и коллектором, будто между катодом (он ведь тоже эмиттирует электроны) и анодом (а он-то их собирает). И так же как небольшие изменения потенциала сетки вызывают значительные изменения анодного тока, здесь слабые изменения напряжения в цепи базы создают значительные изменения тока коллектора. Ура! Я понял суть транзистора! Разве я не один из ясновидцев?

Л. — По правде говоря, триумф твой весьма скромен. Я рискую обдать твой юношеский энтузиазм холодным душем: я должен сказать, что аналогия лампа — транзистор хоть и облегчает понимание некоторых явлений, но имеет свои ограничения, о которых не следует забывать.

Н. — Я не вижу существенной разницы.

Л. Для начала имеется одна, и весьма существенная - наличие тока базы. Вспомни, как при использовании ламп мы тщательно стараемся предотвратить возникновение сеточного тока.

Н. — Правильно. Мы подаем на сетку отрицательное смещение, чтобы помешать ей становиться положительной при пиках положительных значений сигнала, что сделало бы ее конкуренткой анода и она стала бы захватывать электроны.

Л. — Поэтому входной сигнал у лампы представляет собой напряжение, которое практически не создает никакого тока, а следовательно, здесь нет и расхода мощности В транзисторе же напряжение входного сигнала вызывает соответствующий ток, а значлт, надо говорить и о затрате мощности.

Н. — Должен ли я сделать из этого вывод, что у транзистора промежуток эмиттер—база имеет входное сопротивление и, вероятно, малое?

Л. — Разумеется. Его величина составляет всего каких-нибудь несколько сотен ом, тогда как сопротивление между катодом и сеткой вакуумной лампы практически бесконечно большое. У мощных же транзисторов это сопротивление составляет несколько ом или десятков ом. А вот выходное сопротивление транзистора, напротив, довольно высокое и может достигать нескольких десятков тысяч ом. 1

Н. — Ясно. Ведь к переходу эмиттер—база напряжение прикладывается в прямом направлении, что снижает сопротивление, а к переходу база — коллектор — в обратном направлении, что должно сделать его сопротивление весьма высоким. Любопытно, что выходное сопротивление у транзистора получается того же порядка, что у электронных ламп.

Л. — Как видишь, Незнайкин, не следует без особой необходимости и не сделав соответствующих оюворок прибегать к аналогии лампа — транзистор. А так как мы приступили к основному вопросу — о входном и выходном сопротивлениях, ты легко поймешь, как происходит в транзисторе усиление по напряжению.