Вихідні ВАХ

Вихідними ВАХ є залежності вихідного струму IК від вихідної напруги UКБ при постійному вхідному струмі IЕ (рис 9.5.)

.

ІК = a ІЕ – ІКБ0 (- 1) (9.5)

 

Формула 9.5 відповідає моделі Молла-Еберса, яка буде розглянута в п. 10. З неї може бути отримані значення ІК 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 UКБ = 0.

Якщо вхідний струм ІЕ = 0, то і вихідний струм ІК = 0. Тобто в цьому випадку ВАХ починається з начала системи координат ІК = f (UКБ).

У разі наявності вхідного струму ІЕ з’являється вихідний струм ІК (навіть при відсутності вихідної напруги UКБ = 0), тому що частина дірок із бази потрапляє на колектор, утворюючи струм IК. Значення IК збільшується при зростанні струму IЕ.

- Вихідна напруга є прямою UКБ пр < 0.

Якщо UКБ збільшують, то струм ІК зменшується спочатку до нуля, а потім суттєво зростатиме. Це пояснюється тим, що при прямій напрузі UКБ, 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 UКБ потоки дірок до бази із емітера та колектора стають однаковими, струм ІК стає нульовим і з подальшим збільшенням UКБ змінює знак та стрімко зростає аж до пробою. Тому пряму напругу на колекторі обмежують максимально допустимим значенням.

- Вихідна напруга є зворотною UКБ зв > 0.

Струм ІК майже не залежить від напруги UКБ і вихідні ВАХ будуть прямими лініями з невеликим нахилом до осі абсцис. Мале їх зростання визначається невеликим збільшенням зворотного струму колекторного переходу ІКБ0 і деяким збільшенням коефіцієнта переносу δ, якій визначається зменшенням товщини бази. Це зменшує кількість рекомбінацій у базі, що при незмінному струмі ІЕ зменшує струм ІБ і тому збільшується струм ІК. Отже, одна характеристика відрізняється від іншої вхідним струмом ІЕ і мало залежить від вихідної напруги UКБ. Зі зростанням зворотної напруги UКБ струм ІК змінюється так, як змінюється зворотна гілка ВАХ p-n переходу.

Відмітимо, що при вхідному струмі ІЕ = 0, ВАХ БТ буде мати вид ВАХ p-n переходу і при зворотної напруги UКБ струм ІК = ІКБ 0. Зі збільшенням ІЕ вихідні ВАХ переміщуються вгору, що збільшує струм ІК приблизно на приріст

ΔІЕ = ІЕ’’ - ІЕ’

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

На рис 9.5 позначені області режимів транзистора зі СБ, які визначаються значеннями UКБ: 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 ІЕ′′′ можна записати:

при UКБ = UКБ Зв. IК=αIЕ′′′ +IКБ0, (активний режим)

при UКБ = UКБ Пр. ІК = a ІЕ′′′ – ІКБ0 (- 1) (режим насичення)

 

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

IК=αIЕ+IКБ0 + ,

де rК = - опір колектора змінному струму при ІЕ = const.

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

 

IК=αIЕ+IКБ0, (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 IКБ0 хоча і змінюється швидко з ростом температури, але він малий порівняно зі струмом IК 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 IКБ0.