Уравнение выходного тока аэ в областях перенапряжённого и критического режимов

Рассмотренные выше уравнения анодного и коллекторного токов справедливы в основной области семейства аппроксимированных статических ВАХ и соответствуют недонапряжённому вплоть до критического режима работы ГВВ.

Для области резкого изменения выходного тока АЭ от напряжения на выходном электроде, когда имеет место заметное перераспределение катодного тока между анодом и сеткой лампы и переход биполярного транзистора в режим насыщения, что характеризует перенапряжённый режим работы АЭ и ГВВ, зависимость выходного тока АЭ описывается уравнением критической линии (линии критических режимов) в анодной системе координат и уравнением линии насыщения (критической линии) для биполярного транзистора в системе координат

(4.16)

Уравнения (4.16) справедливы в области положительных значений тока при и Эти уравнения следуют также из (4.1).

Действительно, в перенапряжённом режиме частные производные в уравнении (4.1) при кусочно-линейной аппроксимации принимают следующие значения:

Значение крутизны анодного тока по напряжению второй сетки в области перенапряжённого режима, в общем случае, отличается от значения в основной области, то есть . Точно также крутизна анодного тока по напряжению третьей сетки .

При принятых обозначениях после интегрирования (4.1) получаем

Для определения постоянной интегрирования С возьмём точку при тогда

Так как то

что совпадает с (4.16). Аналогично для транзистора.

Следует отметить, что если у ламп крутизна статических характеристик анодного тока S, а также крутизна критической линии составляет единицы-десятки миллиампер на вольт, то у транзисторов значения S и составляют десятки-сотни миллиампер на вольт и даже единицы ампер на вольт. Это приводит к тому, что в ГВВ на биполярных транзисторах очень часто значение коэффициента использования коллекторного напряжения близко к единице и уравнение (4.16) для коллекторного тока оказывается справедливым в очень узком интервале напряжения .

Для критического режима уравнения (4.4), (4.6), (4.16) в случае лампового ГВВ и уравнения (4.10), (4.16) в случае транзисторного ГВВ должны давать одни и те же значения токов. Исходя из этого, можно записать уравнение выходного тока АЭ в области критического режима.

В случае лампового генератора согласно (4.16)

.

Подставляя последнее соотношение в (4.4), получаем

откуда

(4.17)

Последнее выражение является уравнением критической линии в анодно-сеточной системе координат (см. рис.4.2). Крутизна её

Линия пересекает ось абсцисс в точке .

Если D = 0, то = S и критическая линия в анодно-сеточной системе координат совпадает со статическими характеристиками в основной области, что отмечалось ранее (см. рис.4.3,б). Параметр аппроксимированных статических ВАХ анодного тока на практике широкого применения не нашёл.

В случае транзисторного ГВВ согласно (4.10) с учётом (4.16) получаем

откуда

. (4.18)

Н апомним, что напряжение отсечки соответствует аппроксимированной статической ВАХ коллекторного тока в системе координат , снятой при . Последнее уравнение позволяет провести критическую линию в системе координат , как показано на рис.4.13.

Если в (4.18) обозначить результирующее напряжение , то уравнение оказывается подобным (4.17). Точно также, если учесть, что, согласно соотношению (*), , то уравнение (4.17) приводится к виду (4.18). Отличие только в знаке перед соответствующим напряжением запирания (отсечки), что обусловлено, напомним, принципиальным различием характера этого напряжения у лампы и биполярного транзистора n-p-n типа.