Статические характеристики транзистора в схеме ОЭ

Для схемы с ОЭ входным является ток базы. Поэтому выходные (коллекторные) характеристики представляют функцию I_K(I_Б , U_КЭ), а входные (базовые) – функцию U_Б(I_Б , U_КЭ) (или I_Б (U_Б,U_КЭ)).

Входная характеристика.Зависимость тока базы от напряжений эмиттера и коллектора найдём из уравнения I_Б=I_Э-I_К и уравнений (6.14,а,б). Использовав соотношения U_ЭБ= -U_БЭ и U_КБ =U_КЭ-U_БЭ, окончательно получим:

(6.18)

При большом напряжении на коллекторе, когда (U_КЭ - U_БЭ)<<1, ток базы равен:

(6.19)

В режиме отсечки (напряжение на эмиттерном переходе обратное), ток базы идеального транзистора равен:

(6.20)

Входные характеристики транзистора показаны на рис.6.3

Рис.6.3. Входные характеристики транзистора в схеме с ОЭ

При обратном напряжении базы и коллектора, т.е. в закрытом транзисторе, согласно (6.20) ток базы является в основном собственным током коллекторного перехода. При подаче прямого напряжения на базу открывается эмиттерный переход и в цепи базы появляется рекомбинационная составляющая тока эмиттера (1-a_N)I_Э. Ток базы в этом режиме, в соответствии с (6.14,а), равен I_Б=(1-a_N)I_Э – I_K0; при увеличении прямого напряжения он уменьшается в начале до нуля, а затем, изменяет направление и возрастает почти экспоненциально, согласно соотношению (6.18).

Когда на коллектор подано большое обратное напряжение, оно оказывает незначительное влияние на входные характеристики транзистора. При увеличении обратного напряжения коллектора входная характеристика лишь слегка смещается вниз, что объясняется увеличением тока поверхностной проводимости коллекторного перехода и термотока.

При напряжении коллектора, равном нулю, ток во входной цепи значительно возрастает по сравнению с рабочим режимом U_КЭ<0, потому что прямой ток базы в данном случае проходит через два параллельно включённых перехода – коллекторный и эмиттерный.

Выходная характеристика. Выходные характеристики определяются соотношением:

(6.21)

Выходные характеристики транзистора в схеме с ОЭ изображены на рис.6.4.

Рис. 4.6. Выходные характеристики транзистора в схеме с ОЭ.

Минимально возможная величина коллекторного тока получается в том случае, когда закрыты оба перехода – и коллекторный и эмиттерный. Ток коллектора в этом случае равен:

I_KЭU= - bI_БЭU-(b+1)I_KБ0 »I_KБ0 (6.22)

При токе базы, равном нулю, что имеет место при небольшом прямом напряжении базы, когда рекомбинационная составляющая тока базы (1-a)I_Э равна обратному току коллекторного перехода, коллекторный ток становится равным:

I_KЭ0 = (b+1)I_KБ0 (6.23)

С ростом коллекторного напряжения заметно увеличение этого тока вследствие увеличения коэффициента передачи тока базы b.

При увеличении тока базы выходные характеристики смещаются вверх Ввиду зависимости коэффициента передачи тока базы от тока эмиттера расстояние по вертикали между характеристиками не остаётся постоянным при равных приращениях тока базы: вначале оно возрастает, а затем уменьшается.

При снижении коллекторного напряжения до величины, меньшей напряжения базы, открывается коллекторный переход, что должно было бы повлечь за собой увеличение тока базы, но по условию он должен быть постоянным. Поддержания тока базы на заданном уровне возможно только при снижении напряжения базы, что сопровождается уменьшением токов эмиттера и коллектора, поэтому выходные характеристики при |U_КЭ|<|U_БЭ| имеют резкий спад. Транзистор переходит в режим насыщения, при котором неосновные носители заряда инжектируются в базу не только эмиттерным переходом, но и коллекторным переходом.

Выходная характеристика при наличии тока базы не проходит через начало координат: при I_К=0 на коллекторе существует обратное напряжение, Величину этого напряжения нетрудно определить из соотношения:

Отсюда

(6.24)

где U_K0- напряжение коллектора в схеме с ОБ, при котором I_K=0, а U_ЭБ- напряжение, действующее в этот момент на базе.

Из формулы (6.24) вытекает физический смысл напряжения U_K0: оно должно иметь такую величину, чтобы создаваемый им ток инжекции коллекторного перехода I_K0exp[(U_k0-U_БЭ)/m_Т] полностью компенсировал поступающий в коллекторный переход ток инжекции эмиттерного перехода I_Э0exp(U_БЭ/m_Т), поскольку, по условию, результирующий коллекторный ток I_K=0.

Статические параметры в режиме отсечки. В качестве этих параметров используются обратные токи в транзисторе, т.е. токи через эмиттерный или коллекторный переход, находящийся под обратным напряжением.

Статические параметры режима отсечки в значительной мере определяют температурную нестабильность работы транзистора и обязательно используются во всех расчётах схем на транзисторах. К числу этих параметров относятся следующие токи:

Обратный ток коллектора I_КБ0 – это ток через коллекторный переход при заданном обратном напряжении коллектор – база и разомкнутом выводе эмиттера.

Обратный ток эмиттера I_ЭБ0 – это ток через эмиттерный переход при заданном обратном напряжении эмиттер – база и разомкнутом выводе коллектора.

Обратный ток коллектора I_КБК – это ток через коллекторный переход при заданном обратном напряжении коллектор – база и замкнутом накоротко выводах эмиттера и базы.

Обратный ток эмиттера I_ЭБК – это ток через эмиттерный переход при заданном обратном напряжении эмиттер – база и замкнутых накоротко выводах коллектора и базы.

Обратный ток коллектор – эмиттер – это ток в цепи коллектор – эмиттер при заданном обратном напряжении коллектор – эмиттер. Этот ток обозначается I_КЭ0 – при разомкнутом выводе базы; I_КЭR – при заданном сопротивлении в цепи эмиттер - база; I_КЭX – при заданном напряжении U_БЭ.

Статические параметры в режиме насыщения. В качестве параметров в этом режиме используются величины напряжений между электродами транзистора, включённого по схеме ОЭ.

Напряжение насыщения коллектор – эмиттер U_{КЭ нас}- это напряжение между выводами коллектора и эмиттера в режиме насыщения при заданных токах базы и коллектора.

Напряжение насыщения база – эмиттер U_{БЭ нас}- это напряжение между выводами базы и эмиттера в режиме насыщения при заданных токах базы и коллектора.

При измерениях U_{КЭ нас} и U_{БЭ нас} ток коллектора задаётся чаще всего равным номинальному значению, а ток базы задаётся в соответствии с соотношением:

I_Б=K_НАС I^/_Б (6.28)

где K_НАС – коэффициент насыщения; I^/_Б - ток на границе насыщения.

В качестве параметра в режиме насыщения иногда используется величина сопротивления насыщения

(6.29)

где I_{К нас}- постоянный ток коллектора в режиме насыщения.

Статические параметры в области пробоя. Основными параметрами в этом режиме являются следующие величины.

Пробивное напряжение коллектор – база U_{KБ0 проб} - это пробивное напряжение между выводами коллектора и базы при заданном обратном токе коллектора I_КБ0 при I_Э=0.

Пробивное напряжение коллектор – эмиттер - U_{KЭ0 проб} - это пробивное напряжение между выводами коллектора и эмиттера при заданном токе коллектора I_К.

Напряжение U_{KЭ0 проб} определяется соотношением

(6.30)

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: