Материал: Tverdotila_elektronika

Отже, в Н-системі за аргументи беруться вхідний струм та вихідна напруга:

=,

=. (3.33)

У статичному режимі один з аргументів фіксується і БТ можна описати такими сім’ями характеристик:

вхідних =;

вихідних =

зворотного зв’язку =;

прямої передачі =.

На практиці зручніше користуватися вхідними оберненими характеристиками =. Крім того, останні дві сім’ї, які застосовуються рідше, ніж сім’ї вхідних і вихідних характеристик, можуть бути одержані з перших. Розглянемо статичні гібридні характеристики БТ для кожної схеми ввімкнення окремо.

3.2.1 Статичні характеристики біполярного транзистора у схемі зі спільною базою

Теоретично статичні характеристики БТ у ССБ можуть бути одержані за допомогою рівнянь Еберса – Молла. Але в цих рівняннях не враховуються опір бази і модуляція її товщини залежно від зміни напруги . Тому на практиці застосовують експериментально зняті статичні характерис­тики. Схему для зняття характеристик БТ зі спільною базою зображено на рисунку 3.12.

Рисунок 3.12 – Схема лабораторного зняття статичних характеристик БТ зі спільною базою

Слід зауважити, що при одержанні характеристик для транзистора потрібно змінити полярність напруг і .

Вхідні характеристики

Це залежності . Графіки сім’ї характеристик показано на рисунку 3.13.

Рисунок 3.13 – Статичні вхідні характеристики БТ

зі спільною базою

При (колектор замкнено з базою) вхідна характеристика відтворює пряму гілку ВАХ ЕП:

. (7.2)

При негативній напрузі на колекторі характеристика зміщується вгору, в бік більших струмів емітера. Причина цього зміщення:

1.  при збільшенні негативної зменшується активна ширина бази , зростає градієнт концентрації дірок у базі (рис. 3.14), і тому при незмінній напрузі збільшується ;

Рисунок 3.14 – Модуляція товщини бази БТ та її вплив на розподіл концентрації неосновних носіїв

2.  при збільшенні запірної напруги на КП зростає зворотний струм колектора , який, протікаючи через розподілений опір бази , створює на ньому спад напруги зворотного зв’язку (рис. 3.15). Ця напруга, узгоджена з напругою за напрямом, сприяє більшому відкриванню ЕП і зростанню внаслідок цього струму .

Рисунок 3.15 – Утворення напруги зворотного зв’язку на розподіленому опорі бази

Під впливом перелічених причин у емітерному колі БТ при і негативній напрузі на колекторі протікає невеликий струм емітера. Для того щоб його усунути, треба до емітера прикласти невелику негативну напругу.

Вихідні характеристики

Вихідні характеристики БТ у ССБ – це графіки залеж­ності , зображені на рисунку 3.16.

Ураховуючи вплив напруги на зворотний струм колектора, рівняння для струму колектора (3.10) можна записати у вигляді

. (3.35)

Одержана формула описує вихідні характеристики при різних струмах емітера.

Рисунок 3.16 – Статичні вихідні характеристики БТ

зі спільною базою

Межею між режимом відсічки () і активним режимом () є характеристика при , яка є зворотною гілкою ВАХ КП. При збільшенні негативної напруги струм колектора швидко досягає значення . Подальше зростання зумовлюється зростанням струмів генерації та витоку КП. При деяких високих напругах (для транзистора МП14 при ці напруги перевищують 15В) у КП виникає пробій, що супроводжується значним зростанням колекторного струму.

При вихідні характеристики зменшуються в бік більших колекторних струмів на величину згідно з формулою (3.35). У загальному випадку це зміщення має нееквідистантний характер, тобто однаковим приростам вхідного струму відповідають нерівні прирости вихідного струму . Це явище викликане залежністю , зображеною на рисунку 3.6, яка свідчить, що статичний коефіцієнт передачі струму не є сталою величиною для різних струмів емітера. Для більших колекторних та емітерних струмів пробій КП відбувається при менших напругах і може перетворитися в тепловий. З метою унеможливлення пробою режим роботи приладу треба вибирати нижче кривої максимально допустимої потужності , що розсіюється колектором (пунктирна гіпербола на рисунку 3.16).

Характеристики прямої передачі

Це залежності (рис. 3.17). Вони ґрунтуються на рівняннях (3.10) або (3.35). З рівняння (3.35) бачимо, що при характеристика починається з точки, яка є початком координат (, ), а нахил цієї характеристики визначається залежні­стю від .

При характеристика починається з точки , а зміна її нахилу зумовлюється залежністю (рис. 3.7).

Рисунок 3.17 – Сім’я характеристик прямої передачі БТ зі спільною базою

Характеристику прямої передачі можна одержати з сім’ї вихідних характеристик, фіксуючи .

Характеристики зворотного зв’язку

Сім’я характеристик зворотного зв’язку

показана на рисунку 3.18.

При збільшенні зменшується активна ширина бази транзистора , і за рахунок зростання градієнта концентрації дірок у базі (див. рис. 3.14) зростає струм . Для підтримання його постійного значення, як того вимагають умови зняття характеристик, потрібно зростання компенсувати зменшенням напруги . Ця обставина зумовлює від’ємний нахил характеристик.

Рисунок 3.18 – Сім’я характеристик зворотного зв’язку БТ зі спільною базою

У базі транзистора зменшення приводить при збільшенні до відновлення попереднього градієнта концентрації дірок, тобто нахилу графіка (рис. 3.19).

При та переходи транзистора вми­каються у прямому напрямі, і прилад переходить до режиму насичення. У цьому режимі різко зменшується , тому що зростає інжекційна складова колекторного струму, яка компенсує керовану, екстракційну складову.