Характеристика транзистора с общим эмиттером.

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 (6.4,а,б). Использовав соотношения U_ЭБ= -U_БЭ и U_КБ =U_КЭ-U_БЭ, окончательно получим:

(2.6)

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

(2.7)

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

(2.8)

Входные характеристики транзистора показаны на рис.6.3

Рис.3.3. Входные характеристики транзистора в схеме с ОЭ

При обратном напряжении базы и коллектора, т.е. в закрытом транзисторе, согласно (6.10) 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-_)I_Э. Ток базы в этом режиме в соответствии с (6.4,а) равен I_Б=(1-_I_Э – I_K0; при увеличении прямого напряжения он уменьшается в начале до нуля, а затем изменяет направление и возрастает почти экспоненциально, согласно соотношению (6.8).

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.

2. Выходная характеристика. Выходные характеристики определяются соотношением:

(2.9)

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= - I_БЭU-(I_KБ0  I_KБ0 (2.10)

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

I_KЭ0 = ()I_KБ0 (2.11)

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

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

(2.12)

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