3) Режим насыщения
При IЭ > 0, что соответствует прямому смещению ЭП (UЭБ < 0), и напряжении UКБ < 0, соответствующем прямому смещению КП, выходные характеристики претерпевают резкий изгиб, ток коллектора падает при неизменном токе эмиттера. Это результат встречной инжекции: со стороны эмиттера и со стороны коллектора. Для прекращения протекания тока через КП, необходимо подать на него такое прямое напряжение, чтобы поток электронов из коллектора сравнивался с потоком электронов из эмиттера.
Область
выходных статических характеристик,
соответствующая прямым смещениям обоих
переходов, называется областью двойной
инжекции или насыщения и располагается
во втором квадранте.
- Входные характеристики
Семейство входных статических характеристик транзистора в схеме с ОБ, в соответствии с рисунком 13 (б), представляет зависимость тока эмиттера от напряжения между Э и Б IЭ = f(UЭБ) при фиксированном напряжении между коллектором и базой UКБ = const. При напряжении UКБ = 0 входная характеристика аналогична прямой ветви ВАХ диода: ток IЭ экспоненциально возрастает с увеличением UЭБ. При больших токах IЭ входные характеристики близки к линейным. Наклон линейного участка определяется в основном объемным сопротивлением базы RБ. При напряжениях UКБ > 0, соответствующих обратному смещению КП, кривые смещаются в сторону оси токов, что обусловлено явлением модуляции (изменения) толщины базы. Это смещение кривых наиболее существенно при малых UКБ. При больших значениях UКБ характеристики практически сливаются, что объясняется слабым влиянием UКБ на режим работы ЭП. Повышение температуры смещает входные характеристики к оси токов.
б) Статические характеристики схемы с ОЭ
- Выходные характеристики
Семейство выходных характеристик транзистора в схеме с ОЭ, в соответствии с рисунком 14 (а), представляет зависимость тока коллектора от напряжения между коллектором и эмиттером IК = f(UКЭ) при фиксированном токе базы IБ = const.
а) б)
а) выходные характеристики;
б) входные характеристики.
Рисунок 14 – Характеристики n-p-n транзистора при включении по схеме с ОЭ
Главной особенностью выходных статических характеристик в схеме с ОЭ является их расположение только в первом квадранте. Активная область , область отсечки и область насыщения определяются так же, как и в схеме с ОБ, направлением включения коллекторного и эмиттерного переходов.
На выходной характеристике транзистора можно выделить три области, отвечающие различным режимам работы транзистора:
1) Режим отсечки
При токе базы IБ = -IКБо, что соответствует обратному смещению ЭП, и напряжении UКЭ > 0, соответствующем обратному смещению КП, в цепи коллектора протекает ток термогенерации IКБо. Область , ограниченная осью UКЭ и кривой, снятой при IБ = -IКБо, является областью отсечки.
2) Активный режим
При токе IБ > -IКБо, что соответствует прямому смещению ЭП, и напряжении UКЭ > 0, соответствующем обратному смещению КП, ток в цепи коллектора определяется формулой (17):
IК = β ∙ IБ + IКЭо = β ∙ IБ + (1 + β) ∙ IКБо
Область , ограниченная начальным наклоном характеристики и выше кривой, снятой при IБ = -IКБо, является активной областью.
По сравнению с выходными характеристиками схемы с ОБ ВАХ схемы с ОЭ в активной области имеют больший наклон. Это объясняется, во-первых, большей зависимостью коэффициента β от напряжения UКЭ. Во-вторых, в схеме с ОЭ сильнее сказывается эффект умножения носителей заряда в КП. Возникающие в результате умножения дырки, проникая в базу, еще больше смещают ЭП в прямом направлении. Таким образом, ток IЭ, а следовательно, и ток IК при IБ = const возрастают с увеличением UКЭ. В свою очередь это приводит к пробою КП при более низких напряжениях на коллекторе, чем в схеме с ОБ (UКЭпроб. < UКБпроб.). При больших токах базы характеристики заметно сгущаются. Это обусловлено существенными изменениями коэффициента β, возникающими при изменении тока эмиттера.
Ток IКЭо протекает в цепи коллектора при разомкнутой цепи базы (IБ = 0) и представляет собой обратный ток коллектора в схеме с ОЭ (IКЭо > IКБо). Рост тока IКЭо по сравнению с током IКБо можно объяснить следующим: IКБо создается неосновными носителями заряда (электронами в базе, дырками в коллекторе), которые генерируются в примыкающей к границе перехода области полупроводника толщиной, равной диффузионной длине L. В схеме с ОЭ пришедшие в базу дырки не могут выйти из нее, т.к. вывод базы оборван. Скапливаясь вблизи ЭП, они смещают его в прямом направлении, через него начинает протекать электронный ток, который в цепи коллектора складывается с током IКБо.
В диапазоне токов базы от IБ = -IКБо до IБ = 0 транзистор в схеме с ОЭ управляется отрицательным входным током.