2. Коэффициенты усиления тока

В транзисторных схемах выходной (управляемой) величиной является либо коллекторный, либо эмиттерный ток, а входной (управляющей) величиной является либо ток базы, либо ток эмиттера. Связь между выходным и входным токами определяется выражением:

(15)

где – коэффициент усиления эмиттерного тока – один из основных параметров транзистора;

– ток термогенерации, значительно меньше рабочих токов, даже при высоких температурах.

Учитывая, что ток I_КБо незначителен, можно считать:

(16)

Коэффициент удобен тогда, когда ток эмиттера можно считать заданной величиной. Например, в схеме с ОБ, в соответствии с рисунком 11 (а), коэффициент близок к единице. У интегральных транзисторов он принимает значения от 0,99 до 0,995.

Для определения зависимости выходного тока от входного для схемы с ОЭ, в соответствии с рисунком 11 (б), в выражении (15) значение тока I_Э заменяют на его составляющие I_Б + I_К. Выполнив соответствующие преобразования, получим:

(17)

где – коэффициент усиления тока базы и определяется как:

I_КЭо – начальный коллекторный ток в схеме с ОЭ при I_Б = 0:

.

Типичные значения коэффициента лежат в пределах от 100 до 150. Коэффициент тем больше, чем ближе коэффициент к единице.

3. Статические характеристики

Статические характеристики отражают зависимость между постоянными токами и напряжениями на входе и выходе транзистора.

Полное представление о свойствах биполярного транзистора можно получить, воспользовавшись двумя семействами вольтамперных характеристик – входных и выходных:

I_вх = f(U_вх) | _{Uвых = const};

I_вых = f(U_вых) | _{Iвх = const}.

а) Статические характеристики схемы с ОБ

- Выходные характеристики

Семейство выходных статических характеристик транзистора в схеме с ОБ, в соответствии с рисунком 13 (а), представляет зависимость тока коллектора от напряжения между коллектором и базой I_К = f(U_КБ) при фиксированном токе эмиттера I_Э = const.

а) б)

а) выходные характеристики;

б) входные характеристики.

Рисунок 13 – Характеристики n-p-n транзистора при включении по схеме с ОБ

По выходным характеристикам, в соответствии с рисунком 13 (а), можно охарактеризовать три режима работы транзистора:

1) Режим отсечки

При токе I_Э = 0, что соответствует обратному смешению ЭП, (U_ЭБ > 0 для n-p-n транзистора) и напряжении U_КБ > 0, соответствующем обратному смешению КП, в цепи коллектора протекает ток термогенерации I_КБо, слабо зависящий от U_КБ. Область выходных характеристик, соответствующая обратным включения обоих переходов (транзистор заперт), называется областью отсечки токов и располагается в первом квадранте между осью U_КБ и кривой, снятой при I_Э = 0.

2) Активный режим

При токе I_Э > 0, что соответствует прямому смещению ЭП (U_ЭБ < 0) и напряжению U_КБ > 0, соответствующем обратному смещению КП, ток в цепи коллектора определяется по формуле:

I_К = ∙I_Э + I_КБо.

Область выходных характеристик при прямом смещении ЭП и обратном смещении КП называется активной областью и располагается в первом квадранте выше кривой, снятой при I_Э = 0.

Характерной особенностью активного режима выходных ВАХ в схеме с ОБ является слабая зависимость коллекторного тока I_К от U_КБ (все характеристики в этой области практически параллельны оси U_КБ). Это обусловлено слабым влиянием напряжения коллектора на инжекцию электронов из эмиттерной области. Наклон характеристик резко увеличивается лишь в области, близкой к пробою (даны пунктиром). Расстояние между кривыми при больших токах I_Э несколько уменьшается из-за уменьшения коэффициента . При повышении температуры ВАХ смещаются в сторону больших токов I_К за счет увеличения тока I_КБо.