Тиристоры

Практически сила тока коллектора составляет 98—99%  тока эмиттера.

Так как к эмиттерному  (левому)  n — р-переходу приложено

напряжение в прямом направлении, этот переход обладает малым сопро­тивлением. Правый же коллекторный р — n-пере­ход, на который напряже­ние подано в обратном на­правлении, имеет большое сопротивление. По этой причине напряжение, при­кладываемое к эмиттеру, обычно весьма невелико, а напряжение,  подаваемое напряжение в прямом на коллектор, может быть достаточно большим.

Изменение силы тока в цепи, создаваемого малым напряжением Uэ. вызывает почти такое же изменение силы тока в цепи коллек­тора, где действует значительно большее напряжение Uк. В резуль­тате этого в транзисторе осуществляется усиление мощности.

Простейшая схема усилителя  с транзистором  изображена  на рис. 217.

На вход трансформатора подается усиливаемый сигнал. В цепь эмиттера включена вторичная обмотка трансформатора, а для ограничения силы тока введено сопротивление. В цепь коллектора (на выходе триода) включена нагрузка Rн.

Батарея Uэ подсоединяется в прямом направлении и поэтому эмиттерный n — р-переход обладает малым сопротивлением. Бата­рея Uк подсоединяется в обратном направлении, в связи с чем сопротивление  коллекторного  n — р-перехода  имеет  значительную величину.

Сопротивление нагрузки Rн при соответствующем подборе на­пряжения батареи Uк может быть достаточно большим по сравне­нию с сопротивлением на входе усилителя.

Транзистор будет усиливать мощность подаваемого сигнала, так как мощность, подводимая к его входу (Рвх=I2 Rвх), меньше по­лезной мощности сигнала на выходе, т. е. в нагрузке (Рн = I2 Rн).

Коэффициент усиления по мощности

Ввиду того что база рассмотренного транзистора является об­щей для цепи эмиттера и коллектора, такая схема включения назы­вается схемой с общей базой.

При применении этой схемы выходной ток —ток коллектора практически равен току эмиттера — входному току, поэтому при включении триода по схеме с общей базой нет усиления по току, а происходит усиление мощности и напряжения.

Отличительные особенности транзистора типа р-n-р по сравне­нию с транзисторами типа n-р-n заключаются в обратной полярно­сти включения источников питания, а также в том, что электриче­ский ток в этих транзисторах создается в основном не электронами, а дырками.

Кроме этой схемы, применяют еще две схемы включения тран­зисторов: схема с общим (заземленным) эмиттером и схема с об­щим коллектором. В схеме с общим эмиттером (рис. 218, а) усили­ваемый сигнал подается к зажимам «Вход» между базой и эмитте­ром, а усиленное напряжение снимается с сопротивления нагрузки Rн.

В этой схеме эмиттер является общим электродом для входной и выходной цепи транзистора.

Батарея Uб обеспечивает подачу постоянного напряжения на базу, а батарея Uк — подачу напряжения на коллектор транзисто­ра. Особенностью этой схемы включения транзистора является ее способность обеспечить усиление по току и высокое усиление по мощности (достигает 10 000 раз), что и определяет ее широкое при­менение.

В схеме с общим коллектором (рис. 218, б) усиливаемый сигнал подается на зажимы «Вход» между базой и заземлением, а усилен­ное напряжение снимается с сопротивления нагрузки Rн, подклю­ченного к зажимам «Выход» — между эмиттером и заземлением. В этой схеме коллектор является общим электродом для входной и выходной цепи транзистора. Схема с заземленным коллектором используется в основном в первом входном усилительном каскаде. Это связано с тем, что схема имеет высокое входное сопротивление и не может обеспечить усиления напряжения сигнала больше еди­ницы.

Важными параметрами транзисторов являются коэффициенты усиления по току, напряжению и мощности. Коэффициент усиления по току для схемы с общей базой обозначается буквой α, а для схе­мы с общим эмиттером — буквой β.

Коэффициент усиления по току α определяется отношением из­менения силы тока в цепи коллектора ΔIк к изменению тока в цепи эмиттера ΔIэ при неизменном напряжении коллектор — база:

Коэффициент усиления по току β определяется отношением из­менения силы тока в цепи коллектора ΔIк к изменению тока в цепи базы ΔIб при неизменном напряжении коллектор — эмиттер:

Коэффициент усиления по напряжению определяется по формуле

где ΔU2 — изменение напряжения на выходе, в,

  ΔU1 — изменение напряжения на входе, в,

   I2 — сила тока в цепи выхода, а,

  I1 — сила тока в цепи входа, а,

  Rн — сопротивление нагрузки, ом,

   Rвх — входное сопротивление, ом.

Коэффициент усиления триода по мощности равен отношению выходной мощности Р2 к мощности Р1 подаваемой на его вход:

Этот коэффициент можно определить произведением коэффициентов усиления по току на коэффициент усиления по напряжению:

На рис. 219 показана принципиальная схема многокаскадного усилителя низкой частоты с применением транзисторов. При вход­ном напряжении 150 мв мощность на выходе усилителя достигает 1 вт при нагрузке 5 ом. Мощность, потребляемая от источника электрической энергии, примерно 4,5 вт.

На входе усилителя применен каскад на транзисторе с зазем­ленным по низкой частоте коллектором. Выходное напряжение с этого каскада снимается с переменного сопротивления нагрузки R4, включенного в цепь эмиттера. С помощью этого сопротивления, включенного как потенциометр, осуществляется регулировка уси­ления. Сопротивление R3, включенное в цепь коллектора транзисто­ра первого каскада, обеспечивает получение необходимого напря­жения на коллекторе транзистора.

Второй каскад усилителя работает на транзисторе П202, вклю­ченном по схеме с заземленным эмиттером. Эта схема характери­зуется высоким коэффициентом усиления по напряжению. Сопротивление R8 — сопротивление нагрузки каскада.

Выходной каскад усилителя работает на транзисторе, включен­ном по схеме с заземленным эмиттером. Каскад нагружен на транс­форматор Тр, во вторичную обмотку которого подключается звуко­вая катушка громкоговорителя типа 1ГД-9 сопротивлением 5—6 ом. В усилителе использованы сопротивления МЛТ и ВС мощностью 0,25 вт, малогабаритные переменные сопротивления и малогабарит­ные конденсаторы.

§ 156. ТИРИСТОРЫ

Наряду с полупроводниковыми диодами и транзисторами в технике  все  шире  используют  управляемые  полупроводниковые приборы с четырехслойной р-n-р-n структурой, называемые тири­сторами.

По внутренней структуре тиристоры отличаются от транзисто­ров тем, что вместо трех в них имеются четыре полупроводниковых слоя  с  тремя  электронно-дырочными  переходами  (рис. 220).

К р-области анода А прилегает относи­тельно широкая область базы с элек­тронной проводимостью, за ней — тон­кая базовая область с дырочной прово­димостью, к которой присоединен вывод управляющего электрода УЭ, и область катода К с электронной прово­димостью. Слои наращиваются обычно на тонкой кремниевой пластинке мето­дом диффузии и вплавления.

При приложении к тиристору пря­мого напряжения Е переходы П1 и П3 окажутся открытыми (проводящими), а на переходе П2 будет обратное сме­щение. Поэтому действие тиристора можно заменить эквивалентным дей­ствием комбинации из двух транзисто­ров: транзистора типа р-n-р с эмиттерным переходом П1 и коллекторным П2 и транзистора  типа  n-р-n,  имеющего

тот же коллекторный переход П2 и эмиттерный — П3.  Соединение обоих транзисторов показано на рис. 221.