6.2. Схемы включения транзисторов. Статические вах

Транзистор принято рассматривать как четырехполюсник с двумя входными и двумя выходными клеммами (рис. 6.6).

Рис. 6.6. Схема четырехполюсника с двумя входными и выходными клеммами

При использовании транзисторов в различных схемах практический интерес представляют зависимости напряжения и тока входной цепи (входные ВАХ) I₁=f(U₁), при постоянном напряжении на коллекторе, и напряжения и тока выходной цепи (выходные ВАХ) I₂=f(U₂), при постоянном значении тока управления. Статические характеристики снимаются при постоянном токе и отсутствии нагрузки в выходной цепи (рис. 6.7).

Рис. 6.7. Статистические вольтамперные характеристики

Входные и выходные ВАХ аналогичны характеристикам полупроводникового диода. Входные характеристики относятся к эмиттерному переходу П₁, который работает при прямом напряжении, поэтому они подобны ВАХ для прямого тока диода. Выходные характеристики относятся к коллекторному переходу П₂, работающему при обратном напряжении, поэтому они подобны обратным ветвям ВАХ диода.

Виды ВАХ зависят от способа включения транзистора. Их существует три: с общей базой (ОБ), общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК). Различие между схемами определяется тем, какой из выходов транзистора является общей точкой входа и выхода каскада. Под входом и выходом каскада понимают точку, между которой действуют входное и выходное переменное напряжение.

6.3. Схема с общей базой

Схема с общей базой (ОБ) имеет следующие семейства характеристик:

– выходных I_к=f(U_КБ) при постоянном значении тока эмиттера;

– входных I_Э=f(U_ЭБ) при постоянном напряжении U_КБ.

Рис. 6.8. Распределение токов в схеме с общей базой

На выходных характеристиках выделяют три области (рис. 6.9).

Рис. 6.9. Семейство выходных характеристик схемы включения

транзистора с ОБ

Первая область – область сильной зависимости I_К от U_КБ. Она расположена левее оси ординат.

U_КБ = -U_К – U_КБ^,

где U_К – напряжение на p-n- переходе,

U_КБ^ – внешнее напряжение.

При U_КБ^= 0, при I_э  0, I_к 0, поэтому, чтобы уменьшить значение тока коллектора I_К, необходимо подать положительное значение напряжения U_КБ^ , то есть перевести коллектор в режим эмиттера. Тогда потоки дырок взаимно компенсируются и I_К = 0.

Вторая область – слабая зависимость I_К от U_КБ.

При подаче отрицательного значения напряжения U_КБ^ характеристики немного поднимаются за счет эффекта модуляции толщины базового слоя. Повышение напряжения U_КБ приводит к уменьшению толщины базы, а следовательно, к увеличению коэффициентов передачи тока  и переноса неосновных носителей через базу .

Третья область – область теплового пробоя (существует предел повышения U_КБ).

Входные характеристики показаны на рис. 6.10.

Рис. 6.10. Семейство входных характеристик в схеме с ОБ

Кривая, снятая при значении напряжения U_КБ1, размещается левее и выше кривой, снятой при U_КБ = 0, вследствие происходит явление базовой модуляции. При U_КБ = 0, переход П₂ закорочен и не влияет на ток базы. Изменение U_КБ (на коллекторном переходе) вызывает модуляцию ширины базы. С ростом U_КБэто приводит к увеличению градиента концентрации инжектируемых в базе дырок, в результате чего увеличивается ток диффузии, то есть ток эмиттера.

Диффузия – перемещение носителей заряда в направлении понижения их концентрации. Такое перемещение зарядов в полупроводнике образует ток диффузии, пропорциональный градиенту концентрации, представляющий собой отношение изменения концентрации носителей заряда данного знака к расстоянию, на котором происходит это изменение.