Транзистор, независимо от его схемы включения, можно охарактеризовать четырьмя семействами статических характеристик (семействами, а не отдельными характеристиками, так как состояния выхода влияют на вход и наоборот). Эти семейства:
1) - семейство входных характеристик.
2) - семейство выходных характеристик.
3) - семейство передаточных характеристик по току.
4) - семейство передаточных характеристик по напряжению.
В зависимости от схемы включения транзистора к входным токам можно отнести I э (в схеме ОБ) или I б (в схемах ОК или ОЭ); к выходным токам – I к (схемы ОБ, ОЭ) или I э (в схеме ОК); ко входным напряжениям – U эб (для всех схем включения); к выходным напряжениям – U кб (схема ОБ) или U кэ (схемы ОЭ и ОК). Таким образом, мы имеем дело с шестью переменными (I э , I б , I к , U эб , U кб , Uкэ), из которых лишь две являются независимыми, а остальные – функции двух независимых переменных. Следствием этого является то, что семейства входных и выходных характеристик могут быть перестроены в оба семейства передаточных характеристик.
Наиболее широкое распространение получили семейства входных и выходных характеристик для схемы ОЭ включения транзистора.
До тех пор, пока | U кэ |< U эб, происходит значительное смещение вольт-амперных входных характеристик вправо с увеличением | U кэ |, так как это режим насыщения и в нём преобладает ток базы, ток прямосмещённого коллекторного перехода. Как только | U кэ | становится больше U эб, смещение характеристик вправо определяется преимущественно эффектом Эрли и утечками.
При обратных смещениях перехода Э-Б ток базы остаётся постоянным и равным -I ко.
Характеристики схемы ОЭ.
Отсечка: I к = I ко , I б =- I ко. При I б =0 I к =( B +1) I ко и транзистор уже в активной области.
Насыщение: U кэ составляет десятые (сотые) доли вольта. В насыщении возрастание I б не приводит к увеличению I к, так как:
.
При | U кэ |>| U кэ макс | возможен пробой коллекторного перехода с резким возрастанием I к.
Для активной области: .
Каждая из характеристик имеет наклон, что означает зависимость (хоть и слабую) выходного тока I к от выходного напряжения. Это объясняется наличием утечки (R у) тока обратносмещённого перехода и эффектом Эрли (уменьшение ширины базы с увеличением U кэ, вследствие чего возрастает B).
Эту зависимость можно можно учесть добавлением в формулу для тока I к дополнительного члена. Тогда она приобретает вид:
,
где - выходное сопротивление транзистора, включённого по схеме ОЭ; B и I ко определяются для U кэ = U кэА, U кэА – напряжение в рабочей точке А, принимаем B = const , I ко = const , Δ U кэ – отклонение U кэ от U кэА.
Кроме зависимости B от U к, имеет место зависимость B от I к, что выражается в неодинаковости расстояния между соседними выходными характеристиками. На рисунке показана типичная зависимость для бездрейфовых транзисторов.
С ростом тока коллектора I к (тока эмиттера I э) коэффициент переноса β увеличивается за счёт того, что заряд электронов, компенсирующий заряд дырок, приходит через вывод базы и распределяется в ней неравномерно, повторяя закон распределения дырок. Это эквивалентно тому случаю, когда область базы легирована неравномерно. При неравномерном легировании базы в ней появляется ускоряющее поле для неосновных носителей, которые теперь пролетают базу быстрее и меньшая их часть успевает рекомбинировать на пути к коллектору. Чем больше ток коллектора I к (эмиттера I э), тем больше поле.
Однако с ростом I к (уровня инжекции) растёт концентрация основных носителей в области базы, что ведёт к падению коэффициента γ (эффективность эмиттера), так как возрастает электронная составляющая (бесполезная) в диффузионном токе эмиттерного перехода. При малых I к прирост β больше уменьшения γ, при средних и больших I к наоборот.
В большинстве практических случаев зависимость B от U к и I к не учитывают, принимая B = const . При более точных расчётах эту зависимость необходимо учитывать.
Меньшее распространение получили характеристики транзистора при включении его по схеме ОБ (см. рисунки).
Входные характеристики ОБ. Выходные характеристики ОБ.
Сравнение характеристик ОБ с характеристиками ОЭ:
а) Меньшая зависимость входного тока I э от выходного напряжения U кб.
б) Выходные характеристики заходят в область, где U кб >0 (насыщение).
в) Меньший наклон выходных характеристик:
,
где - выходное сопротивление транзистора, включённого по схеме ОБ.
Дата: 2018-12-28, просмотров: 315.