3.3. Влияние температуры на выходные характеристики

На рис.6 приведены выходные характеристики транзистора в схеме включения с общим эмиттером для двух токов базы (I_б1=-I_ко;I_б2= 0), снятые при двух различных температурах окружающей среды, а на рис.7 представлены выходные характеристики при токах базы больше нуля, снятые для двух значений температуры окружающей среды.

При токе базы I_б1= -I_ко(зависимость 1 рис.6 ) с ростом температуры неуправляемый ток коллекторного перехода возрастает по экспоненциальному закону ( то есть приблизительно удваивается при увеличении температуры окружающей среды на каждые 10ْ С).

При токе базы I_б2= 0 ток коллектора определяется сквозным током транзистораI_k=I_ko^*=(β+1)I_ко. Влияние температуры проявляется в увеличенииI_koи β.

При токах базы I_б2> 0 (зависимость 1, 7 рис.7 ) ток коллектора определяется уравнениемI_k= βI_б + (β+1)I_ко. Выходные характеристики в схеме включения с ОЭ снимаются при фиксированных значениях тока базы . С увеличением температуры экспоненциально увеличивается ток , а также несколько увеличивается коэффициент , а, следовательно, и . Последнее обстоятельство приводит к тому, что с увеличением температуры увеличивается наклон выходных характеристик.

Для поддержания тока базы постоянным приходится существенно увеличивать ток , естественно, что при этом будет возрастать и ток коллектора

.

Рис.6. Влияние температуры на выходные характеристики при Iб1 и Iб2.

Рис.7. Влияние температуры на выходные характеристики при Iб3 и Iб4.

Таким образом, выходные характеристики в схеме включения с общим эмиттером не термостабильны. Следует отметить, что транзисторы, выполненные на основе кремния, имеют меньшую зависимость характеристик от температуры, так как значение неуправляемого тока коллекторного перехода у кремниевых транзисторов во много раз меньше, чем у германиевых.

4. Влияние режима работы биполярного транзистора и температуры окружающей среды на коэффициент передачи по току

4.1. Зависимость коэффициента передачи по току от напряжения на коллекторе

В общем случае влияние режима работы биполярного транзистора и температуры окружающей среды описываются функционалом: β = F [ U_кэ , I_k , TْC ]. Чтобы выяснить влияние напряжения на коллекторе на значение коэффициента передачи по току, необходимо принять значение I_k и TْC постоянными величинами. Тогда функционал преобразуется к виду: β = F [ U_кэ]_{Ik , TْC=const}. График зависимости β от напряжения на коллекторе представлен на рис.8.

Рис.8. Зависимость коэффициента передачи по току от напряжения на коллекторе

Для пояснения графика рис.8 необходимо отметить что коэффициент β зависит от коэффициента передачи по току α в схеме включения с общей базой. А величина α в основном определяется коэффициентом переноса , характеризующим область базы:

; (9)

(10)

Где w – толщина базы, L_p – длина диффузии дырок в базе( для транзистора p-n-p типа ). В свою очередь толщина базы изменяется от величины напряжения на коллекторе вследствие эффекта модуляции толщины базы. В этом случае толщина базы записывается в виде:

, (11)

Где w₀ – равновесная толщина базы при нулевом напряжении на коллекторе; l_k0 – равновесная ширина перехода коллектор – база; - модуль напряжения на переходе коллектор м- база.

Из выражения (11) видно, что ширина коллекторного перехода от напряжения U_кб изменяется нелинейно, поэтому при малых изменениях модуля напряжения будет больше изменение толщины базы и зависимость рис. 8 этот факт учитывает участком АВ. При б`ольших напряжениях на коллекторе зависимость β на рис.1 имеет линейный характер ( участок ВС ). Например, для транзистора p-n-p типа имеем приU_кб1= -2 В α₁=0,96, а при U_кб2= -30 В α₁=0,98. Тогда, β₁24, а β₂=48, то есть малым изменениям коэффициента α на участке ВС соответствует достаточно большие изменения коэффициента β. На участке СD зависимости рис.8 наблюдается лавинное размножение носителей заряда в коллекторном переходе, но этот режим входит в нерабочую область на выходных характеристиках биполярного транзистора и не используется в практических схемах.