2. Статические характеристики идеализированного транзистора

2.1. Модель Эберса-Молла

Допущения:

1). Сопротивления электронейтральных областей .

2). НУИ.

3). Токи рекомбинации-генерации в переходах .

4). Концентрации примеси (не зависят от координатых).

5). Толщина электронейтральных областей (не зависит от напряжений).

В основе модели — разделение токов на инжектируемые (inj) и собираемые (col) составляющие.

;

.

,

—.

инжектируемые токи.

Собираемые токи – электронные.

Эквивалентная схема:

—инжектируемые токи;

, —собираемые.

; (2.1.1а)

; (2.1.1б)

;

; .

, —тепловые токи эмиттерного и коллекторного диодов;

, —нормальный и инверсный коэффициенты передачи токов.

Уравнения Эберса-Молла:

; (2.1.2а)

; (2.1.2б)

. (2.1.2в)

ВАХ транзистора определяются четырьмя параметрами:

,,,.

Из них независимы 3, т.к. .

При :;

;

;

;

;

;

; ;.

Типичные значения: ; ;.

Часто вместо ,удобно использовать параметры:

—тепловой ток коллектора и эмиттера;

—тепловой ток коллектора.

;

; ;

; (2.1.3а)

; (2.1.3б)

. (2.1.4)

Иногда удобнее использовать параметры:

и .

; (2.1.5а)

. (2.1.5б)

. (2.1.6)

2.2. Статические характеристики в схеме об

Электрическое состояние транзистора задают 6 электрических переменных: ,,,,, и. Из них 2 — независимы (аргументы), а остальные 4 определяются 3-мя уравнениями Эберса-Молла (1) – (3) и уравнением Кирхгоффа.

Входные характеристики: ,— параметр.

Выходные характеристики: ,— параметр.

Входные характеристики определяются уравнением (2.1.2а):

. (2.2.1)

.

При V_BC = 0: .

При V_BC > 0 ВАХ сдвигается вниз на .

При V_BC < 0 ВАХ сдвигается вверх на _N I_1S — обратный ток I_1S (1- _N).

Выходные характеристики определяются уравнениями (2.1.2а,б):

;

.

Исключая из них (обведенные скобки) и учитывая, что, ., получим:

.

При:. (2.2.2)

Управляемая часть Неуправляемая часть

2.3. Статические характеристики в схеме оэ

При включении ОЭ вместо _N и _I удобнее использовать параметры ,.

Входные характеристики: ,— параметр.

Выходные характеристики: ,— параметр.

Входные характеристики определяются уравнением (2.1.2в):

. (2.2.3)

Учитывая, что ,,,, получим:

;

, где .

При :, и.

При V_CE = 0:

.

При V_CE > 0 ВАХ сдвигается вправо на .

При V_BC < 0 ВАХ сдвигается влево на .

Выходные характеристики определяются уравнениями (2.1.1б,в):

.

.

Учитывая, что ,,,, получим:

,

,

.

Отсюда выходные ВАХ: .

V_BС = 0

При :

. (2.3.1)

Управляемая Неуправляемая

часть часть

Неуправляемая часть тока коллектора в раз больше, чем в схеме ОБ.

В схеме ОБ при ,:.

В схеме ОЭ при ,:.

Эта добавка тока в базу усиливается в раз.

Минимальный ток коллектора в нормальном режиме достигается при(при этом).

В отличие от схемы ОБ в схеме ОЭ насыщение коллекторного тока происходит при выходном напряжении В.

При  .

Основные результаты

1). Статические характеристики идеализированного биполярного транзистора описываются уравнениями Эберса-Молла, в основе которых лежит разделение токов эмиттера и коллектора на инжектируемые и собираемые составляющие.

2). ВАХ идеализированного транзистора определяются четырьмя параметрами: ,,,, связанных соотношением .

3). При включении ОБ вместо иудобно использовать параметры и, причем.

При включении ОЭ вместо ,удобно использовать параметры и, а вместо ,— и, причем.

4). В нормальном режиме при ток коллектора зависит только от входного тока (эмиттера или коллектора) и не зависит от выходного напряжения (база-коллектор или коллектор-эмиттер).

Для схемы ОБ: ; для схемы ОЭ:.

В схеме ОЭ неуправляемая составляющая коллекторного тока враз больше, чем в схеме ОБ.