Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 [ 25 ] 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76


Рис. V-?, ЧетырехИО.ЧЮСНИК

ка (рис. V-9). Из схе.мы видно, что между собой взаимосвязаны четыре величины; 1, 1\, U.,. /.,.

Для такого четырехполюсника могут быть построены четыре вида характеристик:

1. Входные характеристики, которые выражают зависимость входного напряжения от входного тока при постоянной величине выходного напряжения.

2. Выходные характеристики, которые показывают зависимость выходного тока от выходного напряжения и постоянной величины входного тока.

3. Характеристики передачи по току, которые показывают зависимость выходного тока от входного при постоянном значении выходного напряжения. Эта характеристика отражает процесс передачи энергии от входных зажимов к выходным.

4. Характеристики обратной связи по напряжению - зависимость входного напряжения от выходного при постоянном значении входного тока. Они отражают процесс передачи энергии от выходных зажимов к входным, т. е. характеризуют степень обратного воздействия выходной цепи на входную.

Фор.ма каждой из четырех характеристик непостоянна. Она зависит от того, какой электрод транзистора является общим для входной и выходной цепей. Поэтому характеристики транзистора различны для разных схем его включения в цепь.

Наиболее часто приводятся п используются входные и выходные характеристики для той или иной схемы включения. Так, дJя схемы с общей базой входные характеристики транзистора показань[ на рис. V-10. Коллекторные (выходные) характеристики для той же схемы показаны на рпс. V-11.

По двум видам характеристик транзистора можно определить его параметры, т. е. так же, как по характеристикам ламп определяют их параметры. Различают две группы параметров транзисторов.

Первичные параметры характеризуют электрические свойства самого транзистора и не зависят от схемы его включения в э.лектрическую цепь. Вторичные параметры определяются схемой включения.

(оно равно де-

Первичными параметрами называют; сопротивление эмиттерного перехода сяткам ом);

сопротив.тение базы г-, (его величина составляет сотни ом);

сопротивление коллекторного перехода (его величина составляет сотни тысяч ом).

В эту же группу параметров входят: коэффициент усиления по току (см. стр. 144), который обозначается


Рис. V-l(i. входные характеристики транзистора при включении по схеме с общей базой

1з больше

-и„б

Рпс. V-11. Коллекторные характеристики транзисторов типа р-V-р при включении но схеме с общей базой

буквой а - в схеме включения транзистора с общей базой и буквой р - в схеме включения с общим эмиттером.

Вторая группа параметров, так называемых характеристических, устанавливает связь между малыми приращениями токов и напряжений, действующих в транзисторе. Онп необходимы при анализе и расчете пелинейных систем, к которым относятся и схемы с транзистора.ми.

Существует несколько систем характеристических параметров. Нанбо.пьшее распространение в практике полупроводниковых усилителей получила система неоднородных пли смешанных параметров, представляюп,ая собой серию формул, которые легко позволяют рассчитать ту или иную схему усилительного каскада на транзисторе.

Кро.ме того, транзисторы и их свойства характери:{у-ются целым рядо.м других показателей и величин. Параметры транзисторов сильно зависят от режима питания и температуры. Это часто служит причиной несоппадения расчетных данных с результатами экспериментов, а в выходных каскадах - причино!! появления нелинейных искажений.



с повышением частоты усиливаемых колебаний свойства транзисторов также меняются: параметры, которые считаются постоянными величинами, даже при малых сигналах становятся иными на высоких частотах. Объясняется это тем, что сопротивление коллекторного перехода велико и емкость в несколько десятков никофарад начинает проявляться на частотах в несколько десятков килогерц. Поэтому емкость коллекторного перехода является важной величиной, определяющей частотную характеристику усилительного каскада.

Помимо нелинейных и частотных искажений качество работы усилительного устройства определяется шумами (помехами) - посторонними сигналами на выходе усилителя даже при отсутствии полезных сигналов.

При наличии усиливаемых сигналов шумы складываются с ними, из-за чего результирующее выходное напряжение искажается и при прослушивании создается неприятный характерный эффект. Пока полезный сигнал много больше, чем напряжение шумов, влиянием последних можно пренебречь. Когда же они станут соизмеримыми с полезными сигналами, воспроизведение оказывается неприемлемым. Поэтому помехи ограничивают возможность усиления слабых сигналов и ставят предел увеличения коэффициента усиления.

В транзисторных усилителях шум возникает ио ряду причин, главная из которых - иринциниально неустранимые электрические флюктуации.

Электрическими флюктуациями называются малые колебания величин разности потенциалов или токов из-за неравномерного (хаотического) характера электрических процессов в веществе. В транзисторах главное значение имеет тепловой шум базы. С ним соизмеримы флюктуации тока эмиссии дырок в р-и-нереходе и шумы, обусловленные беспорядочной рекомбинацией дырок с электронами, т. е. вызванные самой природой полупроводника.

Практически удобно оценивать транзистор коэффициентом шума, равным отношению мощности шумов в выходном нагрузочном сопротивлении к мощности шумов, которая нолучал1СЬ бы в этом сопротивлении, если бы усилитель их не создавал. Эта мощность равна мощности шумов, развиваемых сопротивлением генератора входного сигнала, умнои<енной на коэффициент усиления но мощности усилителя. Коэффициент шума транзистора F нрак-

тически зависит не от схемы включения и сопротивления нагрузки, а от сопротивления генератора входного сигнала и становится минимальным при /?р = 500 ом. Коэффициент шума зависит также от частоты. Для типовых транзисторов /=10-25 дб на частоте 1000 гц.

Наличие шумов ограничивает возможность усиления слабых сигналов, так как вместе с полезным сигналом усилитель уси.пивает и шумы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Каковы основные преимущества п недостатки транзисторов?

2. Как устроеп транзистор типа р - п-;i?

3. Перечислите три возможные схемы включения транзисторов.

4. Какая иа трех схем включения транзисторов дает наибольшее усиление по току, по мощности и напряжению?

5. Какая схема включения транзисторов имеет наибольшее входное сопротивление?

6. Какая схема включения транзисторов имеет наибольшее выходное сопротивление и какая - наименьшее?

7. Дайте определение коэффициента усиления по току для схемы с общей базой.

8. Как связан коэффициент усиления по мощности с коэффициентом усиления по току и по напряжению?

9. Перечислите ословные характеристики транзистора.



ГЛАВА VI

ФОТОЭЛЕМЕНТЫ

§ 1. ФОТОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ

В соответствии с современными пред ставлениями о строении вещества (см. гл. И, § 1) в металлах при отсутствии внешнего электрического поля внутри кристаллической решетки хаотически перемещаются свободные электроны, имея различные направления и различные скорости.

Однако эти электроны в обычных условиях не могут выйти за пределы вещества, так как не имеют достаточной энергии. Чтобы элекгроя смог выйти из металла в гакуум, он должен обладать значительной энергией, чтобы преодолеть электрические силы, действующие на него на границе раздела дгеталл - вакуум.

Такой необходи.мой энергией электрон может обладать только в том случае, если дополнительная энергия будет сообщена ему извне. При выходе электрона за границу тела он coBepiuaex работу по преодолению сил электрического поля. Эта работа называется работой выхода, 1S6

и измеряется в электрон-вольтах (эв); она постоянна для каждого металла.

Так, например, нижеперечисленные металлы имеют следующие значения работы выхода электрона: цезий 1,81, барий 2,52 и вольфрам 4,52 эв.

Для сравнения дюлшо указать значение работы выхода электрона и для некоторых других металлов, которые находят применение при изготовлении электровакуумных приборов: кальций 2,71, торий 3,4, молибден 4,16, алюминий 4,23 эв.

Как следует из приведенных данных, цезий и барий требуют наименьшей затраты дополнительной энергии для испускания электронов.

Дополнительная энергия, необходимая электрону для совершения им работы выхода, может быть практически сообщена различными путями в виде тепловой, световой, механической энергии или энергии электрического поля.

Так как работа фотоэлементов основана на использовании фотоэлектронной эмиссии, рассмотрим этот вопрос более подробно.

Под действием светового потока с поверхности металла излучаются свободные электроны. Это явление получило название внешнего фотоэффекта.

Установлено, что фотоэлектронная эмиссия происходит с поверхности данного металла тем сильнее, чем короче длина волны падающего на него света, т. е. чем больше частота света. Фотоэлектронная эмиссия происходит лишь тогда, когда частота падающего света v больше некоторой величины присущей данному металлу, или, что то же самое, когда длина волны падающего света будет меньше некоторой определенной для данного мета.лла величины Хд.

Эта частота называется граничной частотой. Точно так же длина волны является граничной длиной волны, или, как ее часто называют, красной границей фотоэффекта. Граничная длина волны для различных мета,п-лов тем больше, чем меньше работа выхода для данного металла. Так, для цезия, обладающего наименьшим значением работы выхода, граничная длина волны лежит в пределах 1760-908 нм *, а для барпя - в пределах 777-538 нм.

* нм (нанометр)=10 л1=10~ мм; раньше назывался лпглли-микрон.





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 [ 25 ] 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76