Вихідні ВАХ

Вихідними ВАХ є залежності вихідного струму I_К від вихідної напруги U_КБ при постійному вхідному струмі I_Е (рис 9.5.)

.

І_К = a І_Е – І_КБ0 (- 1) (9.5)

 

Формула 9.5 відповідає моделі Молла-Еберса, яка буде розглянута в п. 10. З неї може бути отримані значення І_К в різних режимах.

Розглянемо форму вихідних характеристик БТ p-n-p типу (рис 9.5).

 

Рис. 9.5. Вихідні ВАХ БТ зі СБ

 

- Вихідна напруга U_КБ = 0.

Якщо вхідний струм І_Е = 0, то і вихідний струм І_К = 0. Тобто в цьому випадку ВАХ починається з начала системи координат І_К = f (U_КБ).

У разі наявності вхідного струму І_Е з’являється вихідний струм І_К (навіть при відсутності вихідної напруги U_КБ = 0), тому що частина дірок із бази потрапляє на колектор, утворюючи струм I_К. Значення I_К збільшується при зростанні струму I_Е.

- Вихідна напруга є прямою U_{КБ пр} < 0.

Якщо U_КБ збільшують, то струм І_К зменшується спочатку до нуля, а потім суттєво зростатиме. Це пояснюється тим, що при прямій напрузі U_КБ, відкривається колекторний перехід і дірки інжектують із колектора до бази. Їх напрямок буде протилежним напрямку інжекції дірок до бази із емітера (у разі прямої напруги на емітерному переході). При деякій напрузі U_КБ потоки дірок до бази із емітера та колектора стають однаковими, струм І_К стає нульовим і з подальшим збільшенням U_КБ змінює знак та стрімко зростає аж до пробою. Тому пряму напругу на колекторі обмежують максимально допустимим значенням.

- Вихідна напруга є зворотною U_{КБ зв} > 0.

Струм І_К майже не залежить від напруги U_КБ і вихідні ВАХ будуть прямими лініями з невеликим нахилом до осі абсцис. Мале їх зростання визначається невеликим збільшенням зворотного струму колекторного переходу І_КБ0 і деяким збільшенням коефіцієнта переносу δ, якій визначається зменшенням товщини бази. Це зменшує кількість рекомбінацій у базі, що при незмінному струмі І_Е зменшує струм І_Б і тому збільшується струм І_К. Отже, одна характеристика відрізняється від іншої вхідним струмом І_Е і мало залежить від вихідної напруги U_КБ. Зі зростанням зворотної напруги U_КБ струм І_К змінюється так, як змінюється зворотна гілка ВАХ p-n переходу.

Відмітимо, що при вхідному струмі І_Е = 0, ВАХ БТ буде мати вид ВАХ p-n переходу і при зворотної напруги U_КБ струм І_К = І_{КБ 0}. Зі збільшенням І_Е вихідні ВАХ переміщуються вгору, що збільшує струм І_К приблизно на приріст

ΔІ_Е = І_Е’’ - І_Е’

При середніх значеннях струму І_Е і однакових приростах вихідні ВАХ розміщуються приблизно на однаковій відстані одна від одної, а при малих та великих І_Е – ідуть густіше. Це пояснюється законом зміни коефіцієнта α при різних І_Е.

На рис 9.5 позначені області режимів транзистора зі СБ, які визначаються значеннями U_КБ: І – область насичення (ЕП та КП відкриті), ІІ – область відсічки (ЕП та КП закриті), ІІІ - область активного режиму (ЕП відкритий, КП закритий), IV – область лавинного розмноження дірок в КП (область пробою).

Аналітично ділянки характеристики при І_Е′′′ можна записати:

при U_КБ = U_{КБ Зв}. I_К=αI_Е′′′ +I_КБ0, (активний режим)

при U_КБ = U_{КБ Пр}. І_К = a І_Е′′′ – І_КБ0 (- 1) (режим насичення)

 

Рівняння ВАХ транзистора у активному режимі з врахуванням нахилу кривих до осі абсцис можна записати у виді

I_К=αI_Е+I_КБ0 + ,

де r_К = - опір колектора змінному струму при І_Е = const.

Проте при розрахунках, завдяки великому r_К застосовують спрощену формулу для І_К, яка не враховує нахилу ВАХ, тобто без останнього доданка.

 

I_К=αI_Е+I_КБ0, (9.4)

 

Температурний дрейф вихідних характеристик зі СБ є невеликим (рис. 9.6.). Про це свідчить формула (9.4), де диференційний коефіцієнт передавання струму емітера α слабо залежить від температури, а зворотний струм колектора I_КБ0 хоча і змінюється швидко з ростом температури, але він малий порівняно зі струмом I_К і мало впливає на залежність вихідних характеристик від температури.

 

Рис. 9.6. Вплив температури на вихідні ВАХ БТ зі СБ

 

Висновок: малий температурний дрейф вихідних характеристик транзистора в схемі зі СБ пояснюється слабкою залежністю коефіцієнту передавання струму емітера α від температури і відносно малим зворотнім струмом колектора I_КБ0.