Рудольф Сворень - Шаг за шагом. Транзисторы

Точное значение коэффициента усиления по току β можно получить, если при неизменном коллекторном напряжении U эк изменять управляющее напряжение U эб и одновременно следить за тем, как изменяются два тока — ток во входной цепи (то есть I б ) и ток в выходной цепи (то есть I к ). Затем, определив прирост того и другого тока Δ I б и Δ I к , находим β как их отношение β = Δ I к :Δ I б (рис. 72).

Иными словами, точнее (динамическое) значение β показывает, во сколько раз при одном и том же изменении управляющего напряжения U эб изменения выходного тока Δ I к оказываются больше, чем изменения входного тока Δ I б . Так, например, определив по входным характеристикам (рис. 54), что при изменении U эб от 200 мв до 250 мв ток базы увеличился на 400 мка (0,4 ма), а ток коллектора примерно на 4 ма, легко найти β как отношение этих приростов: β = 4: 0,4 = 10.

Упрощенное определение коэффициента β , как правило, очень близко к «официальной», измеренной по всем правилам его величине. И это вполне понятно. Во-первых, коллекторный ток почти равен эмиттерному, и с каким бы из этих токов мы ни сравнивали ток базы I б , результат будет примерно одинаковым. Во-вторых, все токи транзистора «пляшут под дудку» управляющего напряжения — во сколько увеличится или уменьшится U эб , во столько же раз приблизительно увеличатся или уменьшатся сразу все три тока I э, I б, I к . Поэтому-то сравнивать приросты этих токов почти то же самое, что сравнивать и сами токи при одном и том же значении U эб . На сравнении тока базы с током коллектора основано измерение коэффициента усиления по току β в простейших любительских приборах (рис. 70). Существуют простые приборы и для более точного определения β путем сравнения прироста Δ I к с Δ I б .

Рис. 70. Примерную величину коэффициента βможно определить с мощью простейших самодельных приборов.

Хотя обычно при определении коэффициента усиления по току мы сравниваем ток базы с током коллектора, этот коэффициент, как уже было сказано, очень хорошо характеризует изменения, которые произошли во входной цепи при переходе от схемы ОБ к схеме ОЭ. Конкретно β показывает, во сколько раз уменьшился ток в цепи источника сигнала (входная цепь усилителя) после того, как по этой цепи стал проходить ток базы вместо тока эмиттера. А показывая уменьшение входного тока, коэффициент β количественно определяет изменение параметров усилителя при переходе к схеме ОЭ.

Вот эти изменения (рис. 71).

Рис. 71. Входной ток в схеме ОЭзначительно (в βраз) меньше, чем в схеме ОБ, и это приводит к появлению многих ценных качеств схемы с общим эмиттером.

Поскольку в β раз уменьшается входной ток, а выходной (коллекторный) остается без изменений, то можно сказать, что транзистор усиливает уже не только напряжение, но еще и ток в β раз. Отсюда и название — коэффициент усиления по току.

Входное сопротивление возрастает примерно в β раз нее в β + 1 раз) опять-таки потому, что в β раз уменьшается входной ток, который определяет это сопротивление. Ничего не поделаешь, закон Ома — R= U: I; чем меньше ток, тем, значит, больше сопротивление.

Для управления транзистором от сигнала требуется в β раз меньшая мощность. Опять же потому, что в β раз уменьшается входной ток, определяющий эту мощность. Чем меньше ток, тем меньше мощность — Р= U· I. А если в β раз уменьшается входная мощность при неизменной выходной мощности, то, значит, коэффициент усиления по мощности также возрастает в β раз.

Как видите, коэффициент β оказывает сильнейшее влияние на параметры усилителя, и не случайно при выборе транзистора для той или иной схемы любители прежде всего обращают внимание на его коэффициент β , стараясь выбрать транзистор, у которого этот коэффициент побольше.

Нужно сразу же предупредить, что выбирать транзисторы, руководствуясь только одним лозунгом «Даешь бету!», тоже неверно. Во-первых, транзисторы с более высоким β , как правило, стоят дороже, а многие из них не всегда легко достать. И может случиться так, что, применив транзистор с высоким β в схеме, где он не очень нужен или даже совсем не нужен, вы тем самым лишите своего товарища — это ведь неважно, знакомого или незнакомого — возможности применить такой транзистор в схеме, где он необходим.

Во-вторых (если вам еще не достаточно «во-первых»!), при включении транзисторов с высоким β в схему, которая на них не рассчитана, может произойти не улучшение, а ухудшение параметров этой схемы, вплоть до ее полной непригодности. Это ведь только говорится, что маслом каши не испортишь. А попробуйте на полтарелки каши положить полтарелки масла. Вряд ли вам такое блюдо покажется вкусным, не говоря уж о том, что от него идет прямая дорога к врачу. Вот так и применение транзистора со слишком большим β может иногда привести к неприятным последствиям, превратив, например, усилитель в генератор.

В электронных схемах нужно применять транзисторы с таким коэффициентом β , на который эти схемы рассчитаны. Разумеется, применяя транзисторы с более высоким β , часто можно создавать более эффективные схемы, с лучшими параметрами. Но в то же время не менее интересно при разработке или совершенствовании схем получить хорошие результаты, применяя дешевые и доступные транзисторы с низким коэффициентом β .

Кстати говоря, коэффициент β так же, как и коэффициент α , говорит о том, какая часть эмиттерного тока используется для создания коллекторного тока, а какая часть уходит через базу. Но только а показывает, какую часть от I э составляет I к , а коэффициент β показывает, во сколько раз ответвляющийся в базу ток β меньше основного тока I к . Поскольку коэффициенты α и β характеризуют один и тот же процесс разделения I э на две части (примерно гак же период колебаний и частота характеризуют один и тот же процесс), то эти коэффициенты связаны друг с другом, и, зная один из них, можно легко подсчитать другой (рис. 72).

Рис. 72. Оба коэффициента αи βпо-разному характеризуют одно и то же: ответвление части эмиттерного тока в базу.