2. Статические характеристики транзистора.

Характеристики транзисторов определяют соотношения между токами, проходящими в цепях транзистора, и напряжениями на его электродах.

Для транзистора за независимые переменные удобно принять входной ток и напряжение на выходном электроде, а за функции – выходной ток и напряжение на входном электроде. Таким образом, используются четыре семейства статических характеристик:

1. входные I_ВХ = f(U_ВХ ), при U_ВЫХ = const;

2. передачи по току I_ВЫХ = f(I_ВХ ), при U_ВЫХ = const;

3. выходные I_ВЫХ = f(U_ВЫХ ) при I_ВХ = const;

4. обратной связью по напряжению U_ВХ = f(U_ВЫХ ), при I_ВХ = const.

Указанные выше характеристики могут быть для схемы включения транзистора p-n-p с общей базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ) и с общим коллектором (ОК) (Рис.2, а, б, в).

Наиболее важными характеристиками, необходимыми для графического расчета режима работы транзистора, являются выходные и входные характеристики. Рассмотрим эти характеристики для p-n-p – транзистора.

Входные характеристики транзистора, включенного по схеме с об.

	При UКБ = 0 и UЭБ > 0 характеристика имеет вид обычной ВАХ p-n – перехода в прямом направлении. При подаче запирающего напряжения на коллектор входные характеристики изменяются очень незначительно, что указывает на слабое влияние поля коллектора, на прохождение тока через эмиттерный переход. Это влияние обусловлено эффектом модуляции ширины базы.
Рис.3. Входные характеристики транзистора в схеме с ОБ.

Выходные характеристики транзистора, включенного по схеме с ОБ.

Характеристика коллекторного тока IK=f(UКЭ), снимаемая при токе эмиттера, равном нулю (рис.4), соответствует обычной характеристике электронно-дырочного перехода, включенного в обратном направлении. Величина коллекторного тока в этом случае IK=UКБ0, определяется концентрацией неосновных носителей в базе и коллекторе и обычно очень мала (единицы микроампер). Следует отметить, что ток IKБО представляет собой выходной ток при разомкнутых входных электродах (IЭ= 0, режим х.х. на входе). Величина этого тока зависит от схемы включения (ОБ или ОЭ). Поэтому в ряде

случаев этот ток обозначается как I_KБО (соответственно I_KЭО), где “Б“ и “Э“ обозначают схему включения транзистора, а “0” режим х.х. на входе.

Если знак напряжения на коллекторе изменить на обратный, то коллекторный переход будет включен в прямом направлении. Коллекторный ток будет иметь большую величину при I_Э = 0, быстро возрастая с увеличением U_К по экспоненциальному закону. Эта часть характеристики располагается в левом нижнем квадрате и является нерабочей.

При наличии тока в цепи эмиттера > 0 характеристики коллекторного тока идут выше характеристики I_KБО. Причем, чем больше ток I_Э, тем выше идет соответствующая характеристика I_K= f(U_КБ). Величина тока в цепи коллектора определяется количеством носителей, инжектированных эмиттером в базу и достигших коллектора. Обозначив долю этих носителей в общем токе эмиттера через , можем записать

(2)

Величина называется коэффициентом передачи тока эмиттера. При I_Э > 0 коллекторный ток имеет большую величину уже при U_КБ = 0 и при увеличении обратного коллекторного напряжения возрастает лишь незначительно. Это указывает на то, что носители, инжектированные эмиттером, достигают коллектора в основном за счет процесса диффузии, а влияние ускоряющего поля коллектора на движение этих носителей в базе очень мало. Некоторый рост тока коллектора I_K с увеличением напряжения U_К обусловлен влиянием эффекта модуляции ширины базы. Этот эффект связан с увеличением ширины коллекторного p-n – перехода с ростом обратного напряжения U_КБ и соответствующим уменьшением ширины базы, что приводит к увеличению градиента концентрации дырок в базе и к увеличению тока коллектора I_K при постоянном I_Э. При больших отрицательных U_КБ наблюдается рост коллекторного тока, обусловленный приближением к области пробоя коллекторного перехода. Напряжение U_КБ, при котором ток ( I_Э = 0) стремится к большей величине, обозначают символом U_{КБО.ПРОБ}. В области U_КБ>0 коллекторный переход открывается, возникает встречный поток дырок из коллектора в базу и ток I_K уменьшается.

Входные характеристики транзистора, включенного по схеме с ОЭ.

	Входные характеристики транзистора в схеме с ОЭ (рис.5) подчиняется экспоненциальному закону. При подаче прямого напряжения эмиттерный переход открывается и в цепи базы появляется рекомбинационный ток. Когда на коллекторе подано напряжение, оно оказывает незначительное влияние на входные характеристики транзистора. При увеличении обратного напряжения коллектора
Рис.5. Входные характеристики транзистора в схеме с ОЭ.

входная характеристика лишь слегка смещается вниз. Входные характеристики внешне сходны с входными характеристиками в схеме ОБ, однако, ток I_Б<<I_Э и приращение тока I_Б на единицу U_Б значительно меньше.

Выходные характеристики транзистора,

включенного по схеме с ОЭ.

Выходные характеристики транзистора, включенного по схеме с ОЭ (рис.6), также соответствуют обычной характеристике электронно-дырочного перехода обратного направления, но в отличие от характеристик при схеме с ОБ имеют несколько иной вид. Характеристики в схеме с ОЭ имеют крутой участок не при положительных напряжениях на коллекторе, а при малых отрицательных. Расположение крутого участка при отрицательных напряжениях на коллекторе объясняется тем, что напряжение на базе отрицательно, поэтому открытие коллекторного

перехода и появление тока проводимости в цепи коллектора происходит не при положительных напряжениях коллектора, а уже при отрицательных, при которых < .

В транзисторе, включенном по схеме с ОЭ, входным током служит ток базы , а выходным ток коллектора I_К. Связь между токами I_К и I_Б можно получить из уравнений (1) и (2), исключив ток I_Б. Имеем

IК = +

(3)

или

IК= IБ+ IКЭО

(4)

Здесь - коэффициент передачи тока базы;

I_КЭО обратный ток коллекторного перехода при I_Б= 0

Пологий участок характеристик в схеме с ОЭ имеет больший наклон. Это связано с уменьшением ширины базы при увеличении U_КЭ, а следовательно, и с уменьшением процессов рекомбинации в базе. Для поддержания I_Б постоянным необходимо существенное увеличение U_ЭБ, I_Б и соответственно I_К. Как и в схеме с ОБ, увеличение отрицательного напряжения на коллекторе приводит к пробою транзистора. Однако напряжение, U_КЭпроб, при котором развивается пробой в этой схеме (I_Б = 0), меньше напряжения U_КБО в схеме с ОБ.