4.2. Статические характеристики биполярного транзистора для активного режима

Используя соотношения (4.1) и (4.4) можно получить уравнение для тока коллектора в функции от управляющего тока базы

. (4.5)

Уравнение (4.5) является нелинейным в силу зависимости

В=F(I_б, U_кэ), I_к0.=F(U_кб).

При U_кб = 0 I_ко = 0, то из (4.1) и (4.5) получаем значения статических коэффициентов передачи соответственно токов эмиттера и базы

. (4.6)

Зависимость (4.5) чаще всего представляется ВАХ, пример которых приведен на рис. 4.7.

Рис. 4.7. Типичный вид ВАХ биполяр ного транзистора с ОЭ

Рис. 4.8. Типичные зависимости статического коэффициента тока базы от режима покоя

Пунктиром на рис. 4.7 изображено геометрическое место точек, соответствующих равенству

U_кэ=U_бэ (U_кб=0).

Левее этой кривой находится область насыщенного режима. Активный режим начинается при I_б>0.

При I_б  0 имеет место режим отсечки. Минимально возможный ток коллекторов в режиме отсечки достигается при I_б=- I_ко, когда согласно (4.5)

I_к=I_ко.

В силу нелинейности основной параметр биполярного транзистора В существенно зависит от режима покоя (рис. 4.8).

4.3. Инерционность биполярного транзистора

Инерционность биполярного транзистора, как любого управляемого элемента, приводит к потере управляемости при быстрых изменениях тока управления.

Причиной инерционности биполярного транзистора являются конечное время переноса зарядов от эмиттерного перехода к коллекторному и паразитные емкости указанных переходов. В активном режиме коллекторный переход заперт, и в нем учитывается зарядная емкость. В открытом эмиттерном переходе превалирующее значение имеет диффузионная емкость. Нелинейный характер этих емкостей приводит к существенной зависимости степени инерционности биполярного транзистора от режима покоя.

4.4. Пробой коллекторного перехода

Пробой запертого коллекторного перехода ограничивает максимально возможное напряжение источника энергии, управляемого биполярным транзистором.

Механизмы пробоя идентичны р-п-переходу. Тепловой пробой предотвращается эффективным отводом тепла от коллекторного перехода за счет обеспечения хорошего теплового контакта (малого теплового сопротивления) переход-среда.

Рис. 4.9. Типичный вид ОБР

Фирмы-изготовители приводят исчерпывающие рекомендации по грамотному использованию биполярных транзисторов и допустимую область безопасной работы (ОБР) (рис. 4.9). Схема управления биполярным транзистором должна предотвращать попадание рабочей точки за пределы ОБР. Удержание рабочей точки в пределах ОБР при наличии индуктивностей в коллекторной цепи, развивающих при резких скачках тока ЭДС самоиндукции огромной величины, является достаточно сложной инженерной задачей.

4.5. Пробой эмиттерного перехода

Рис. 4.10. Стабилитрон на основе пробоя эмиттерного перехода

В отличие от коллекторного, эмиттерный переход выдерживает обратные напряжения, не превышающие порядка 5 В. При больших значениях обратных напряжений наблюдается пробой с характеристикой, идентичной стабилитрону, с напряжением стабилизации порядка 6.5 В. Особенностью этого пробоя является то, что участок пробоя начинается при малых токах (десятые доли мА), что используется в микросхемотехнике для создания микромощных стабилитронов (рис. 4.10).