Режимы работы.

--Активный

эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный в обратном

--Отсечки

коллекторный и эмиттерный переходы смещены в обратном направлении

--Насыщения

оба смещены в прямом направлении (в базу инжектируются носители со стороны Э,К)

--Инверсный

эмиттерный переход смещен в обратном направлении, а коллекторный в прямом

Токи в транзисторе

При рассмотрении принципа работа транзистора установили, что в активном режиме дырки, инжектированные из эмиттера, движутся в базе под действием градиента концентраций и втягиваются полем коллекторного перехода, образуя ток через прибор.

Цепь эмиттерного тока замыкается через выводы базы и эмиттера, а цепь коллекторного тока замыкается через выводы базы и коллектора. Вследствие рекомбинации носителей в базе и других причин: Iк<Iэ.

На основе закона Кирхгофа:

Пусть =Iк/Iэ, где - коэффициент передачи эмиттерного тока.

Ток через выводы базы мал. Во многих случаях применимо:Iк Iэ

Рассмотрим составляющие токов Iэ,Iк для коллекторного и эмиттерного переходов отдельно

Каждый из этих переходов представляет собой полупроводниковый переход. Запишем уравнение, которое описывает ВАХ перехода:

, - прямые токи

,–обратные токи

В теории транзисторов в качестве обратных токов эмиттерного и коллекторного переходов используют: , измеренные в условиях холостого хода, когда =0 и =0

Эти токи меньше соответственно Iкn, Iэn и связаны:

инв.- коэффициент передачи тока в случае инверсного включения транзистора (когда коллекторный переход открыт, а эмиттерный переход закрыт)

Схемы включения биполярного транзистора

Различают три схемы включения БТ:

• с общей базой (ОБ)

• с общим эмиттером (ОЭ)

• с общим коллектором (ОК)

Общим называется электрод, если он включен одновременно во входной и в выходной контур, т.е. к нему одновременно подключены и источник сигнала, и нагрузка.

Управление токами в БТ можно осуществлять как постоянным, так и переменным токами. С помощью постоянного источника задается рабочий режим транзистора и затем на входные электроды подаются переменные сигналы, которые усиливаются по мощности с помощью транзисторных схем и выводятся на нагрузку.

С общей базой

В этой схеме напряжение на эмиттерном и коллекторном выводах отсчитывается относительно базы, потенциал которой равен 0.

Входной ток-

Входное напряжение-

Выходной ток-

Выходное напряжение-

С общим эмиттером

В этой схеме эмиттер заземлен, и напряжение рассчитывается относительно потенциала.

Входные величины:,

Выходные величины: ,

С общим коллектором

Отсчет напряжения осуществляется от нулевого потенциала вывода коллектора.

Входные величины: ,

Выходные величины: ,

C - конденсатор с большой емкостью и очень малым сопротивлением по переменному току.

Статические характеристики БТ

Используется четыре семейства характеристик:

1. Зависимость

2. Характеристики обратной связи по напряжению (обратного действия)

3. Семейство характеристик передачи тока (характеристики прямой передачи)

4. Выходные характеристики

Статические характеристики в схеме с общей базой

1. Зависимость припредставляет собой ВАХ диода смещенного в прямом направлении. При увеличенииначальный участок несколько спрямляется, но в транзисторе база очень узкая. Объемное сопротивление базы меньше, чем у диодов и падение напряжениястановится заметным только при больших токах.

При подаче входная характеристика смещается в сторону меньших значений. В результате резкого уменьшения ширины базы градиент неосновных носителей в базе увеличивается и при неизменном напряженииток эмиттера несколько увеличивается.

При даже если, поскольку в базе существуют некоторый градиент концентраций неосновных носителей.

2. Зависимость

Ряд почти прямых параллельных линий, идущих в область напряжения почти параллельно оси абсцисс. Увеличение тока Э вызывает пропорциональный рост . Прихарактеристика представляет собой ВАХ диода, смещенного в обратном направлении,при этом равна. Незначительный наклон всех характеристик по отношению к оси абсцисс объясняется уменьшением ширины Б при увеличении.

При значительном увеличении может развиться лавинный пробой, переходящий затем в тепловой. Притокрезко уменьшается, так как коллекторный переход открывается, транзистор начинает работать в режиме насыщения и поток дырок из Б в К компенсируется встречным диффузионным потоком дырок из К в Б.

3.

Характеристики представляют собой прямые линии с углом наклона к оси абсцисс меньше 45 градусов, т.к.. Прихарактеристика несколько отклонена к биссектрисе угла, т.е. к 45 градусам. Причина –уменьшение ширины Б и следовательнопри=const несколько увеличивается. Характеристики имеют вид прямых, значит не зависит от.

4.

Эти характеристики отображают сравнения ина величину тока. Из этих характеристик видно, чтооказывает незначительное влияние на этот ток. Влияние осуществляется только за счет изменения ширины Б и отображается незначительным наклоном характеристики к оси абсцисс, т.к. при увеличении модуляи принапряженияуменьшается.оказывает значительное влияние на ток, поскольку оно изменяет величину потенциального барьера в эмиттерном переходе. Увеличение расстояния между линиями при одинаковом возрастаниипроисходит в соответствии с законом ростаот(по экспоненте).

Статические характеристики в схеме с общим эмиттером.

1. ;

Эти характеристики сходны с входными характеристиками в схеме с общей базой. Но ток <<и его приращение на единицузначительно меньше, поэтому масштаб пооси токов выбирают много крупнее, чем масштаб в схеме с общей базой. При =0=0, а=

С увеличением притокуменьшается, т.к. уменьшается ширина базы, а значит, уменьшается вероятность рекомбинации (дырок) неосновных носителей в базе.

2. выходные характеристики ;

Выходные характеристики отличаются от характеристик в схеме с общей базой начальным участком при малых . Из семейства характеристик и схемы включения БТ с ОЭ видно, что на Б и К подается отрицательное относительно Э напряжение. Чтобы коллекторный переход был закрыт (активный режим) необходимо чтобы потенциал коллектора был отрицательнее потенциала базы>. Активному режиму будет соответствовать та часть выходной характеристики, которая находится в области, где выполняется это неравенство.

При <коллекторный переход открыт, транзистор в режиме насыщения и из коллектора идет диффузионный поток дырок, который компенсирует поток дырок, идущий из эмиттера в коллектор через базу.

Ток быстро падает при уменьшении. В активном режиме в зависимостиимеется больший наклон к оси абсцисс, чем в схеме с ОБ. Это объясняется тем, что для поддержаниятребуется большее изменение, чем для сохраненияв схеме с ОБ. В данной схеме при=0 возникает ток, который больше тока. Объясняется это тем, что через коллекторный переход припротекает не только тепловой ток К, но и электронная составляющая тока Э. Ток коллектора равентолько при отрицательном.

Неравное расстояние между соседними кривыми при равном приращении объясняется увеличением вероятности рекомбинации неосновных носителей в Б с возрастанием уровня инжекции из Э.

При больших отрицательных в коллекторном переходе развивается пробой, причем допустимое значениев 2-3 раза меньше допустимого. В случае высокой удельной проводимости Б возникает лавинный пробой, но если низкое значение удельной проводимости возникает прокол(области ЗС эмиттерного и коллекторного переходов перекрывается, ток коллектора увеличивается)

3. Характеристики передачи тока ;

Характеристики передачи тока в схеме с ОЭ составляют с осью абсцисс значительно меньший угол, т.к. масштаб по оси значительно больше, чем с ОБ (). Отклонение характеристики от прямолинейного закона при увеличенииобъясняется уменьшении времени жизни неосновных носителей при росте уровня инжекции. Смещение характеристик в зависимости от напряженияи это является следствием уменьшения ширины базы и увеличения

4. Характеристики обратной связи ;

Эти характеристики отличаются от аналогичной схемы углом наклона из-за уменьшения при увеличенииза счет уменьшения ширины базы в отличии от характерного ростапри возрастаниив схеме с общей базой.

Статические характеристики в схеме с общим коллектором

1

На семействе этих характеристик имеется небольшой прямолинейный участок при малых токах базы. При данной схеме включения и на эмиттер и на базу подаются положительные относительно коллектора напряжения. Эмиттерный переход открыт, если <. В транзисторе появляется ток, который возрастает с уменьшением напряжения, т.е. с увеличением прямого смещения на Э переходе.

2

Выходные характеристики аналогичны выходным характеристикам с ОЭ, т.к. выходные токи примерно равны, а аргументами и параметрами служат одни и те же величины.

3

По той же причине, что и раньше эти характеристики соответствуют схеме с общим эмиттером.

4

Изменение напряжения на базе или на эмиттере одинаково влияет на величину смещения эмиттерного перехода, т.е. на ток и на ток.