9. Статические вах биполярного транзистора.

Входные и выходные токи и напряжения биполярного транзистора , , и наиболее удобно связать с помощью следующих выражений:

где , – входные ток и напряжение; , – выходные ток и напряжение.

Статические характеристики:

– – входная ВАХ;

– – выходная ВАХ;

– – характеристика обратной связи;

– – характеристика передачи тока.

В теории транзисторов наиболее часто используются первые две характеристики, и чаще всего входная статическая ВАХ анализируется как .

Схема с ОБ, активный нормальный режим работы.

И сходя из модели Эберса-Молла получим аналитическое выражение для входной характеристики ВАХ БТ ( ): . При уменьшении напряжения на коллекторе (увеличении обратного смещения) из-за эф.Эрли уменьшается напряжение .

входная характеристика

Величина падения напряжения на прямосмещенном эмиттерном переходе:

ф изическая эквивалентная схема.

Выходная характеристика.

На выходной характеристике цифрами I, II и III обозначены области насыщения, активной нормальной работы и отсечки. (U*=-0,7)

При увеличении обратного смещения на коллекторе в активном нормальном режиме работы БТ (область II) из-за эффекта Эрли растет коллекторный ток. Величина дифференциального выходного сопротивления .

При ↑ Uкб- ↑хdk- ↓Wб-↑ -↑Iк

10 Резкий несимметричный электронно-дырочный переход в состоянии теплового равновесия

Переход, в котором область изменения концентрации примесей значительно меньше ширины ОПЗ, называется резким, а если величина этой области больше или равна ширине ОПЗ, — плавным.Если величина концентрации примеси в одной из областей р-n-перехода значительно превышает концентрацию в соседней, то такой переход называется несимметричным (в отличие от симметричного, у которого N_d = N_a). Зависимости характеристик перехода от координаты (риc. 1 .3) можно получить, решив уравнение Пуассона : , где(x) = q(p – n + N_d – N_a).

Для идеализированного p-n перхода. В приближении полного обеднения в ОПЗ отсутствуют свободные носители (x) = q(N_d – N_a).Для области – x_р ≤ х ≤0 (рис. 1 .3) запишем: ,а для области 0 ≤ х ≤ x_n, . Полагая, что при x = – x_dp и x = – x_dn E = – d /dx = 0, находим .

Пологая, что при x=– x_dр ₁ =0 и, что при x= x_dn ₂ =_к , находим и . При x = 0 ₁ = ₂ , следовательно, . Используя Error: Reference source not found и x_d = x_dn + x_dp, получаем выражение для ширины ОПЗ в состоянии теплового равновесия: . Так как обычно N_d>> N_a или N_a>> N_d, получим : где N_Б — концентрация примесей в базе, т.е. в наиболее слаболегированной области р-n-перехода; x_d(0) — ширина обедненного слоя (или ОПЗ), когда напряжение на р-n-переходе U = 0. Рисунок 1.3– Характеристики резкого p-n

перехода

а — результирующая примесная концентрация;

б — объемный заряд; в —электрическое поле; г — потенциал.

11 Статические вольт-амперные характеристики биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером

– Статические ВАХ БТ в схеме о ОЭ: а – входная; б – выходная

На входной ВАХ (рис а) действие отрицательной обратной связи, вызванное эффектом Эрли, проявляется в смещении характеристик в сторону больших значений при увеличении обратного смещения на коллекторном переходе

Дифференциальное входное сопротивление определим из физическойэквивалентной схемы БТ с ОЭ на низкой частоте (рис) Полагаем, что коэффициент передачи тока базы на НЧ . Следовательно, дифференциальное входное сопротивление БТ в схеме с ОЭ в больше, чем с ОБ. Эквивалентная схема БТ с ОЭ на НЧ:

Все области работы БТ в схеме с ОЭ: I – насыщение, II – активной нормальной работы, III – отсечки – располагаются в одном квадранте.

Для токов эмиттера и коллектора по модели Эберса-Молла величины напряжений на эмиттерном и коллекторном переходах, зная, что , , и полагая, что , для получим Следовательно, область насыщения в отличие от схемы с ОБ лежит в том же квадранте, что и две другие области. В реальном транзисторе область насыщения занимает несколько больший диапазон напряжений , чем тот, что выводится из модели Эберса-Молла. Необходимо учитывать падение напряжения в квазинейтральной области коллектора . На рис б прирост напряжения на транзисторе в режиме насыщения с учетом обозначен штриховой линией.