Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

Увеличение I_ко опасно потому, что этот ток неизбежно проходит через командный пункт транзистора, через эмиттерный рn-переход. И создает на этом переходе некоторое неуправляемое напряжение, «плюс» которого оказывается на эмиттере, а «минус» — на базе. Это напряжение помимо нашей воли открывает транзистор, увеличивает коллекторный ток.

Чем это может кончиться, показывает реальный цифровой пример. У транзистора П42Б обратный ток коллектора I_ко может достигать 25 мкА (С-15; в справочных таблицах указывают самое большое возможное значение I_ко; в действительности он может быть и меньше). В типичном для такого маломощного транзистора режиме коллекторный ток покоя составляет примерно 10 мA. Предположим, что нам попался транзистор с коэффициентом усиления по току В = 100 и что из-за нагревания транзистора I_ко увеличивается в десять раз, то есть вместо 25 мкА становится 250 мкА. Это значит, что при холодном транзисторе неуправляемый ток будет добавлять к основному коллекторному току 2,5 мА (25 мкА 100 = 2500 мкА = 2,5 мА), а нагретый транзистор уже добавит к коллекторному току 25 мА (250 мкА 100 = 25 500 мкА = 25 мА). То есть неуправляемая добавка значительно превысит основной коллекторный ток. Нетрудно представить себе, к каким сильным изменениям режима и искажениям сигнала это может привести.

Возможно еще одно неприятное последствие температурной нестабильности тока I_ко. При нагревании транзистора этот ток растет и тянет за собой коллекторный ток, а тот в свою очередь еще больше нагревает транзистор, и из-за этого I_ко еще больше возрастает: катится страшная лавина увеличения коллекторного тока, которая может мгновенно вывести транзистор из строя. Особо опасна ситуация, когда база почему-либо не подключена к схеме («висящая база») и ток I_ко оказывается единственным действующим лицом в эмиттерном переходе. Поэтому-то и рекомендуют, включая транзистор в схему, на всякий случай, чтобы не забыть, начинать с базы.

Из всего этого невеселого рассказа следует, что чем меньше I_ко, тем лучше, тем стабильнее работает транзистор. (Большой ток I_ко мощных транзисторов не должен вводить в заблуждение, у мощных транзисторов и управляемый коллекторный ток значительно больше, чем у маломощных.) Достижения физики и технологии позволяют создавать маломощные транзисторы, у которых I_ко меньше 1 мкА, такие приборы почти не меняют режим усилителя при изменении температуры. Ну, а в тех случаях, когда I_ко все же представляет опасность, применяют схемы автоматической стабилизации режима.

В самой простой из них (Р-94;5) смещение на базу подается не с «минуса» коллекторной батареи (Р-86), а с самого коллектора. При этом, если при нагревании прибора возрастает коллекторный ток, то понижается напряжение на коллекторе и автоматически становится меньше «минус» на базе. А это, как известно, приводит к уменьшению коллекторного тока. Таким образом, изменение температуры в меньшей степени влияет на коллекторный ток — малая автоматика в какой-то мере компенсирует рост коллекторного тока.

Такая же малая автоматика работает в схеме Р-94;6, которая встречается очень часто. Здесь смещение на базу — (не забывайте, что это напряжение на эмиттерном переходе, то есть между эмиттером и базой) складывается из двух напряжений — U'_см, которое снимается с делителя R_б1R_б2 и U"_см, которое появляется на R_э благодаря тому, что по этому резистору проходит эмиттерный ток. Напряжения эти включены навстречу друг другу, причем U"_см обращено к базе своим «плюсом», оно старается (напоминаем о Т-8) уменьшить «минус» на базе, закрыть транзистор. При нагревании транзистора, как обычно, возрастает I_ко и, как обычно, увеличивает коллекторный ток. Но тут же увеличивается напряжение U"_см, и общий «минус» на базе уменьшается. А это в свою очередь ведет к уменьшению коллекторного тока, к некоторой компенсации вредного влияния температуры. Конечно же, чуда не происходит, коллекторный ток растет с температурой, но из-за мешающего действия U" он растет не так сильно. Резистор R_э шунтирован конденсатором С_э для того, чтобы переменная составляющая коллекторного тока замыкалась кратчайшим путем, минуя совершенно излишнее для нее сопротивление R_э.