4.3. Статические характеристики биполярного транзистора для активного режима

Используя соотношения (4.1) и (4.4), получаем уравнение для тока коллектора в функции от управляющего тока базы:

. (4.5)

Уравнение (4.5) является нелинейным в силу зависимости

В =F(I_б, U_кэ), I_кo= F(U_кб).

Если U_кб = 0,I_ко = 0, то из (4.1) и (4.5) получаем значения статических коэффициентов передачи соответственно токов эмиттера и базы:

. (4.6)

З

Рис. 4.7. Типичный вид ВАХ биполярного транзистора с ОЭ

ависимость (4.5) чаще всего представляется ВАХ, пример которых приведен на рис. 4.7.

Пунктиром на рис. 4.7 изображено геометрическое место точек, соответствующих равенству

U_кэ = U_бэ (U_кб = 0).

Левее этой кривой находится область насыщенного режима. Активный режим начинается при I_б > 0.

При I_б  0 имеет место режим отсечки. Минимально возможный ток коллекторов в режиме отсечки достигается при I_б = –I_ко, когда согласно (4.5)

I_к=I_ко.

В силу нелинейности основной параметр биполярного транзистора В(рис. 4.8) существенно зависит от рабочего режима.

Рис. 4.8. Типичные зависимости статического коэффициента тока базы от режима покоя

4.4. Инерционность биполярного транзистора

Инерционность биполярного транзистора, как любого управляемого элемента, приводит к потере управляемости при быстрых изменениях тока управления.

Причиной инерционности биполярного транзистора являются конечное время переноса зарядов от эмиттерного перехода к коллекторному и паразитные емкости указанных переходов. В активном режиме коллекторный переход заперт, и в нем учитывается зарядная емкость. В открытом эмиттерном переходе превалирующее значение имеет диффузионная емкость. Нелинейный характер этих емкостей приводит к существенной зависимости степени инерционности биполярного транзистора от режима покоя.

4.5. Пробой коллекторного перехода

Пробой коллекторного перехода определяется максимально допустимым значением обратного напряжения на переходе и напряжением источника питания.

Механизмы пробоя идентичны p-n-переходу. Тепловой пробой предотвращается эффективным отводом тепла от коллекторного перехода за счет обеспечения хорошего теплового контакта (малого теплового сопротивления) переход-среда. Фирмы-изготовители приводят исчерпывающие рекомендации по грамотному использованию биполярных транзисторов и допустимую область безопасной работы (ОБР) (рис. 4.9). Схема управления биполярным транзистором должна предотвращать попадание рабочей точки за пределы ОБР. Удержание рабочей точки в пределах ОБР при наличии индуктивностей в коллекторной цепи, развивающих при резких скачках тока ЭДС самоиндукции огромной величины, является достаточно сложной инженерной задачей.

Рис. 4.9. Типичный вид ОБР

4.6. Пробой эмиттерного перехода

Рис. 4.10. Стабилитрон на основе пробоя эмиттерного перехода

В отличие от коллекторного эмиттерный переход выдерживает обратные напряжения, не превышающие порядка 5 В. При больших значениях обратных напряжений наблюдается пробой с характеристикой, идентичной стабилитрону, с напряжением стабилизации порядка 6,5 В. Особенностью этого пробоя является то, что участок пробоя начинается при малых токах (десятые доли мА), что используется в микросхемотехнике для создания микромощных стабилитронов (рис. 4.10).