Статические вольт-амперные характеристики транзистора

Вид характеристик зависит от схемы включения транзистора. Различают три схемы включения с общей базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ), общим коллектором (ОК) (рисунок 2.3).

 

 

Рисунок 2.3 - Схемы включения транзисторов:

с общей базой (а), с общим эмиттером (b), общим коллектором (с)

 

Обратите внимание, что общий электрод в индексе обозначения напряжения всегда стоит вторым.

Наибольшее распространение получила схема с общим эмиттером, так как только такое включение обеспечивает значительный коэффициент усиления и по току, и по напряжению. Остановимся на анализе этой схемы включения (рисунок 2.4).

Рисунок 2.4 - Схема включения с общим эмиттером

 

Обычно рассматривают два вида характеристик: входная и выходная. Входная характеристика– это зависимость входного тока от входного напряжения при постоянном выходном напряжении имеет вид, показанный на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 - Входная характеристика транзистора,

включенного по схеме с ОЭ

 

При входная характеристика соответствует прямой ветви вольт-амперной характеристики двух - переходов, включенных параллельно.

Ток базы при этом равен сумме токов, проходящих через эмиттер и коллектор, причем последний работает в режиме эмиттера.

Если на коллектор подать отрицательное напряжение , то коллекторный переход окажется под обратным напряжением, ток базы будет составлять лишь малую часть тока эмиттера. Это объясняется двумя причинами:

· происходит перераспределение токов между базой и коллектором, ток коллектора увеличивается, а ток базы уменьшается;

· модуляция базовой области – это уменьшение ширины базы при приложении к коллектору обратного напряжения, вероятность рекомбинации уменьшается, что и приводит к уменьшению базового тока.

Увеличение по абсолютной величине приводит к сдвигу характеристики вправо. Это особенно заметно при относительно малых напряжениях, при росте напряжения характеристики практически сливаются в одну.

В токе присутствует составляющая , поэтому при ток , а ток .

Выходная характеристика – это зависимость выходного тока от выходного напряжения при постоянном входном токе

имеет вид, показанный на рисунке 2.6.

Рисунок 2.6 -. Выходная характеристика транзистора, включенного по схеме с ОЭ

 

Рассмотрев одну из статических характеристик, например, при , выделим на ней три участка: 1 - имеет сильную зависимость тока от напряжения ; 2 – пологий участок, имеющий относительно слабую зависимость; 3 – резкий рост тока.

На 1-м участке при напряжение на коллекторном переходе равно , коллекторный переход открыт и инжектирует дырки в базу. Потоки дырок через коллекторный переход (от эмиттера в коллектор и от коллектора в базу) взаимно уравновешиваются, и ток . По мере повышения напряжения прямое напряжение на коллекторном переходе снижается, его инжекция уменьшается и ток растет.

На 2-м участке на коллекторный переход действует обратное напряжение, в этом случае справедливы выражения

 

, (2.5)

 

. (2.6)

 

Исключив , получим

 

(2.7)

 

или

, (2.9)

 

где - коэффициент передачи по току при схеме с ОЭ;

- начальный или сквозной ток коллектора.

Коллекторные характеристики имеют некоторый наклон к оси абсцисс, вызванный эффектом модуляции базовой области.

На 3-м участке наблюдается лавинный пробой коллекторного перехода, который может перейти в тепловой. Напряжение не должно превосходить допустимое значение, указанное в справочниках.

Анализируя вид выходных характеристик, учитывая, что реальные характеристики проходят почти параллельно оси напряжения, можно сделать вывод, что транзистор эквивалентен источнику тока, управляемому током.