КВ-приемник мирового уровня? Это очень просто!

«С»: Очень верное наблюдение! И так будет всегда! Базовый и коллекторный ток в транзисторе неразлучны в том смысле, что для любого транзистора это соотношение выполняется очень строго. Достаточно тем или иным путем добиться увеличения базового тока, как возрастает и коллекторный ток!

Ну, а если базовый ток уменьшается, то можете быть спокойны — коллекторный ток уменьшится в той же пропорции!

«А»: А может стоит попробовать нарисовать пару формул на эту тему?

«С»: Паркуа бы и нет? Следите за движением кончика моей шариковой ручки:

I_э = I_б + I_к; I_к = К∙I_б.

«Н»: А что такое К?

«С»: А вот это ИМЕННО ТОТ параметр, о котором многие десятки лет мечтали лучшие физики мира! К — это КОЭФФИЦИЕНТ УСИЛЕНИЯ ТРАНЗИСТОРА по ТОКУ! Поскольку I_к всегда много больше, чем I_б.

«Н»: Ну и насколько больше, хотелось бы узнать?

«С»: Лучше выразиться так — во сколько раз больше!? Для имеющихся на сегодняшний день в арсенале электроники биполярных транзисторов, коэффициент К (в зависимости от типа и режима транзисторов) находится в пределах от 15 до нескольких тысяч!

«Н»: А от чего это зависит?

«А»: Прежде всего, от толщины базовой области. Но, дорогой Спец, я часто в литературе и в разговорах радистов слышал выражение «коэффициент усиления транзистора — α» и «коэффициент усиления транзистора — β». Что имеется в виду?

«С»: Действительно, существует несколько различных коэффициентов усиления. Если говорить более строго, то коэффициенты усиления и следует расписать так:

α = ΔI_к/ΔI_э = ΔI_к/(ΔI_к + ΔI_б) поскольку ΔI_э = ΔI_к + ΔI_б

тогда

α = β/(1 + β)

Коэффициент усиления α — всегда меньше 1, а β — больше.

«Н»: А какой физический смысл аир?

«С»: Все зависит от основной схемы включения транзистора. А вариантов включения известно только три. С общей базой, общим эмиттером и общим коллектором. И мы сейчас поговорим об этом более подробно. Но прежде вопрос — всем понятно, что процессы в р-n-р-транзисторе протекают аналогично?

«А»: Да, но только следует поменять полярности обеих батарей на предыдущем рисунке и заменить доноры на акцепторы и, соответственно, акцепторы на доноры. Ну, а электроны — дырками и наоборот.

«С»: Совершенно верно! Значит, со спокойной душой переходим к основным схемам включения. Первая из них — схема с ОБЩЕЙ БАЗОЙ или ОБ. Вот как это выглядит в первом приближении (рис. 13.3).

«Н»: Что я вижу! Батареи G₁ и G₂ соединены разноименными полюсами?!

«С»: Молодец, сразу заметил! Может быть и соотношение токов для этой схемы запишешь?

«Н»: Ну хорошо, я попытаюсь… Итак:

I_э = I_к + I_б; ΔI_э = ΔI_к + ΔI_б

K = ΔI_к/ΔI_э = ΔI_к/(ΔI_к + ΔI_б)

Но… ведь это же и есть коэффициент α!

«С»: Правильно! Ты верно предположил, что ток через R_н = I_к, или, соответственно, его изменение, — ΔI_к! Ты убедился, что в данном случае I_эявляется входным (или ΔI_э)! Что бы там не происходило, в любом случае коэффициент усиления по току это отношение ΔI_вых к ΔI_вх. И пришел к совершенно справедливому заключению, что — это коэффициент усиления по току в схеме с общей базой!

«Н»: Мало радости! Хорош усилитель — ослабляет, а не усиливает!

«С»: Так это — по току! А вот по напряжению «все совсем-совсем иначе»!

«Н»: Откуда это вытекает?

«С»: А ты, Незнайкин, вспомни, что мы говорили о ВАХ диодов? И прикинь, что при изменении ΔI_б в несколько раз, ΔU_б-э изменяется не более, чем процентов на 5–8! Значит, если для кремниевого транзистора U_б-э = 0,7 вольта, то ΔU_б-э составляет, примерно, не более 0,1 вольта!

А вот коллекторная батарейка дает напряжение, к примеру, равное 10 вольт!

Но мы подбираем R_н таким, чтобы ΔR_н = 5 вольт.

Но ведь

ΔR_н = — ΔU_к-э

Тогда

К_U = ΔU_Rн/ΔU_б-э = ΔU_к-б/ΔU_б-э = 5/0,1 = 50!

Вот и выходит, что в схеме ОБ коэффициент усиления по напряжению много БОЛЬШЕ единицы, а коэффициент усиления по току немногим МЕНЬШЕ единицы! Что касается усиления по мощности, то оно также больше единицы.

«Н»: А что можно сказать относительно схем ОЭ и ОК?

«С»: Что касается схемы ОЭ, то именно ее мы рассматривали в самом начале, когда знакомились с принципом работы транзистора.

«А»: Это именно для нее рассчитывался коэффициент усиления по току?

«С»: Да, безусловно! И мы уже знаем, что он значительно больше единицы. Причем — всегда!

«Н»: Но в таком случае для схемы с ОЭ и коэффициент усиления по току, и коэффициент усиления по напряжению значительно больше единицы. Значит, коэффициент усиления по мощности для этой схемы не менее нескольких тысяч?

«С»: Или даже нескольких десятков тысяч! Ну вот, а теперь рассмотрим последнюю разновидность схемы включения транзистора — схему с ОБЩИМ КОЛЛЕКТОРОМ! Можем записать:

I_э = I_к + I_б; ΔI_э = ΔI_к + ΔI_б

K = ΔI_э/ΔI_б = (ΔI_к + ΔI_б)/ΔI_б = ΔI_к/ΔI_б + 1; К = β + 1; γ = β + 1!

А теперь посмотрим, что можно сказать о К_U такой схемы. В самом деле, коллекторный ток, проходя по резистору R_н создает падение напряжения, равное U_R. Но напряжение U_б-э будет во всех случаях иметь величину около 0,7 вольта. Тогда: