Физические основы работы полупроводниковых приборов, страница 15

Для схемы с общей базой входной статической характеристикой является зависимость I_э = φ(U_эб) при U_кб = const, а выходной I_к = φ(U_кб) при I_э = const (рис.3.4).

Входная (а) и выходная (б) статические характеристики транзистора в схеме с ОБ.

Рисунок 3.4

Общий характер входных характеристик (рис.3.4а) определяется р-n-переходом, включенном в прямом направлении. Поэтому по внешнему виду входные характеристики похожи на прямые ветви вольт- амперных характеристик диода и имеют экспоненциальный характер. С увеличением напряжения на коллекторе характеристики смещаются влево. В области обратных напряжений во входной цепи протекает незначительный обратный ток.

Выходные характеристики (рис.3.4б) по своему виду аналогичны обратной ветви вольт-амперной характеристики диода, так как коллекторный переход включен в обратном направлении. При построении этих характеристик вправо принято откладывать обратное напряжение коллектора (отрицательное напряжение для р-n-р-транзистора и положительное для n-р-n-транзистора).

Характеристики передачи тока можно построить по семейству выходных характеристик. Для этой цели на семействе выходных характеристик проводят вертикальную линию с заданным значением U_кб. Затем отмечают точки пересечения со статическими характеристиками и определяют значения токов I_к и I_э. По полученным данным строят зависимость I_к = φ(I_э) при U_кб = const (рис.3.5).

Характеристика передачи тока эмиттера

Рисунок 3.5

В рабочем режиме зависимость между коллекторным и эмиттерным токами определяется соотношением

I_к = αI_э + I_кб0,

где   I_кб0 – обратный ток коллектора в схеме ОБ при токе эмиттера, равным нулю;

α = -  статический  коэффициент передачи тока эмиттера.

Для современных биполярных транзисторов α = 0,95 – 0,99.

В схеме ОБ ток во входной цепи I_э практически равен току в выходной цепи I_к. Поэтому усиление по току в данной схеме отсутствует. В ней происходит усиление по мощности, поскольку источник питания в цепи коллектора имеет большее напряжение, чем в цепи эмиттера.

При включении транзистора по схеме с общим эмиттером входной характеристикой является зависимость I_б = φ(U_бэ) при U_кэ = const,  выходной I_к = φ(U_кэ) при I_б = const ( рис.3.6).

Входная (а) и выходная (б) статические характеристики транзистора, включенного в схеме ОЭ.

Рисунок 3.6

Входные характеристики также имеют экспоненциальный характер и при наличии прямого напряжения идут круто вверх, смещаясь вправо при увеличении коллекторного напряжения. При обратном напряжении во входной цепи протекает незначительный обратный ток неосновных носителей эмиттерно-базового перехода.

Выходные характеристики имеют заметный угол наклона по отношению к оси абсцисс, что свидетельствует о большой зависимости I_к от U_кэ по сравнению со схемой ОБ. Следует отметить, что на начальном восходящем  участке выходных характеристик ток коллектора резко возрастает. Это объясняется тем, что при малых значениях U_кэ≤U_бэ  коллекторный переход находится  под прямом напряжением и, следовательно, находится в открытом состоянии. С увеличением U_кэ коллекторный переход закрывается и  выходные характеристики приобретают вид обратных ветвей вольт-амперных характеристик диода.

Характеристику передачи тока I_к = φ(I_б) при U_кэ= const можно построить, как и в схеме с ОБ, по выходным статическим характеристикам  (рис.3.7).

Характеристика передачи тока базы

Рисунок 3.7

Зависимость между коллекторным и базовым токами определяется следующей зависимостью:

I_к= I_кэ0 + βI_б

где  I_кэ0 – обратный ток коллектора, определяемый при токе базы, равным нулю;

β = - статический коэффициент передачи тока базы.

Связь статических коэффициентов передачи тока базы и тока эмиттера определяется выражением:

В схеме с ОЭ входной ток базы I_б значительно  меньше выходного тока коллектора I_к, поэтому в этой схеме осуществляется усиление как по току, так и по мощности.

Входные и выходные характеристики транзистора, включенного по схеме с ОК, практически совпадают с аналогичными характеристиками в схеме с ОЭ.