Для нормальной работы биполярного транзистора необходимо при отсутствии входного сигнала установить на его электродах определенные токи и напряжения. Такой режим работы транзистора называется статическим (режимом по постоянному току, или режимом покоя).
Для обеспечения статического режима работы транзистора используются три основных способа с помощью:
автономного источника питания;
делителя напряжения;
отрицательных обратных связей.
Обеспечение статического режима работы транзистора с помощью автономного источника питания
На рис. 2.7 приведена схема, обеспечивающая статический режим работы биполярного транзистора 
типа, включенного по схеме с общим эмиттером.
Главная особенность этой схемы заключается в использовании отдельного источника питания 
, включенного во входной контур биполярного транзистора.
Этот способ обеспечения режима работы требует наличия дополнительного источника питания, поэтому он находит ограниченное применение, как в аналоговой, так и цифровой схемотехнике, по этой причине рассмотрим более подробно второй и третий способы.
Рис. 2.7
Обеспечение статического режима работы транзистора от одного источника питания
Особенность данного способа заключается в том, что для обеспечения статического режима работы транзистора используется только один источнику питания. Существует две схемы, реализующие данный способ, – с фиксацией напряжения на базе (рис. 2.8, а) и с фиксацией тока базы (рис. 2.8, б).
а
б
Рис. 2.8
Схема с фиксацией напряжения на базе транзистора
Определить ток и падение напряжения на транзисторе (а тем самым определить режим работы) можно аналитическим и графоаналитическим методами. Последний метод широко распространен в электронике в связи с тем, что позволяет проводить расчеты с помощью характеристик электронного прибора, которые приведены в справочной литературе. Методика определения режима работы для этой схемы включает в себя следующие пункты:
1. Для определения режима работы транзистора необходимо определить напряжение на базе транзистора 
. Для электрической схемы, представленной на рис. 2.8, а, справедливо следующее соотношение:
2. По найденному значению напряжения 
, используя статическую входную характеристику, определяют величину тока базы 
(рис. 2.9).
Рис. 2.9
3. Для нахождения тока коллектора Iк на семействе выходных характеристик биполярного транзистора (рис. 2.10) построим график уравнения отрезка прямой 
по двум точкам:
при 
– первая точка графика;
при 
– вторая точка графика.
Точка пересечения построенной линии (линии нагрузки) с характеристикой, соответствующей току покоя базы, покажет значение тока и напряжения на коллекторе транзистора в статическом режиме.
Рис. 2.10
Таким образом, режим работы транзистора при заданной величине сопротивления резистора 
определяется током базы 
, который в свою очередь зависит от величины сопротивления резисторов 
и 
. Если ток базы 
, то транзистор находится в режиме насыщения (точка Б, рис. 2.10), если 
– в линейном режиме (например точка А, рис. 2.10).
Пример 1. Используя входную и выходную ВАХ биполярного транзистора (рис. 2.11), определить напряжение на коллекторе 
биполярного транзистора в электрической схеме на рис. 2.12 и режим работы биполярного транзистора в исходном состоянии, если величина сопротивления резисторов 
составляет 30 кОм, и 
составляет 1,8 КОм, 
составляет 720 Ом.
Решение
1. Определяем напряжение на базе транзистора 
:
2. По найденному значению напряжения 
, используя статическую входную характеристику, определяем величину тока базы 
(рис. 2.11, а).
Рис. 2.11
Рис. 2.12
3. Строим нагрузочную прямую.
На семействе выходных характеристик биполярного транзистора (рис. 2.11, б) построим график уравнения отрезка прямой 
:
при 
– первая точка графика;
при 
– вторая точка графика.
4. Точка пересечения построенной линии (линии нагрузки) с характеристикой, соответствующей току покоя базы 
, имеет координаты 
(рис. 2.11, б). Режим работы линейный.
Схема с фиксацией тока базы
Методика определения режима работы для этой схемы включает в себя следующие пункты:
1. Для определения режима работы транзистора необходимо определить ток базы и построить нагрузочную прямую, для чего запишем уравнения Кирхгофа для его входного и выходного контуров:
2. Решается система уравнений графоаналитическим методом.
Для чего первоначально определяется ток базы покоя 
.
При 
напряжение между базой и эмиттером для кремниевых биполярных транзисторов можно приближенно считать равным 0,7–0,8 В. Подставляя последнее соотношение в предыдущую систему уравнений и проведя несложные алгебраические преобразования, получим:
При известных значениях 
и 
ток базы однозначно определяется из первого уравнения.
Для нахождения тока коллектора 
на выходной характеристике биполярного транзистора (рис. 2.13, б) построим график уравнения 
:
при 
– первая точка графика;
при 
– вторая точка графика.
Точка пересечения построенной линии (линии нагрузки) с характеристикой, соответствующей току покоя базы, покажет точное значение тока и напряжения на коллекторе в статическом режиме.
Таким образом, при 
режим работы транзистора определяется током базы и, следовательно, 
и 
. Если ток базы 
, то транзистор находится в режиме насыщения (точка Б на рис. 2.13, б), если 
– в линейном режиме (например точка А на рис. 2.13, б), а если 
– в режиме отсечки. Однако из-за большого разброса 
и его температурной нестабильности данная схема для обеспечения режима отсечки не применяется.
а
б
Рис. 2.13
Если 
сравнимо с напряжением 
, то ток базы можно найти графоаналитическим методом, построив нагрузочную прямую на входной ВАХ транзистора и определив и 
(рис. 2.13, а).
Проведенный анализ показывает, что рассмотренная электрическая схема позволяет реализовать любой режим работы транзистора.
Пример 2. Используя входную и выходную ВАХ биполярного транзистора (рис. 2.14), определить ток 
и напряжение на коллекторе 
биполярного транзистора в электрической схеме на рис. 2.15 и режим работы биполярного транзистора в исходном состоянии.
Решение
1. Для определения режима работы транзистора запишем уравнения Кирхгофа для его входного и выходного контуров:
Рис. 2.14
Рис. 2.15
2. Решается система уравнений графоаналитическим методом.
Для чего первоначально определяется ток базы покоя 
:
Для нахождения тока коллектора на выходной характеристике биполярного транзистора (рис. 2.14, б) построим график уравнения 
:
при 
– первая точка графика;
при 
– вторая точка графика.
Точка пересечения построенной линии (нагрузочной линии) с характеристикой, соответствующей току базы 
, имеет координаты 
. Режим работы линейный.