1.3.2. Статические режимы работы транзисторов

Силовые транзисторы являются полностью управляемыми приборами, которые могут быть представлены в виде четырехполюсников с выходными, передаточными и входными характеристиками.

Биполярные транзисторы в силовых схемах включаются по схеме с общим эмиттером, а полевые — с общим истоком. На рис. 1.13 представлена схема биполярного транзистора типа п- р- п с общим эмиттером, нагрузкой R_н и сопротивлением в цепи управления с источником напряжения .

Выходной характери­стикой в этой схеме является зависимость тока коллектора от напряжения коллектор-эмиттер , а входной – тока базы от напряжения база-эмиттер . Соответственно передаточными характеристиками будут зависимости = 𝑓() или = () с учетом значения сопротивления нагрузки . Выходные характеристики при разных значениях тока базы представлены на рис. 1.14. В этой же системе координат дано зеркальное отображение линейной нагрузочной характеристики (прямая аb), определяемой сопротивлением нагрузки R_н.

Рис. 1.13. Транзисторный ключ Рис. 1.14. Выходные характеристики

с эмиттером общим биполярного транзистора

Прямая аb пересекает ось абсцисс в точке, соответствующей напряжению питания Е, а ось ординат — в точке, соответствующей максимальному значению тока нагрузки Е/R_Н. Наклон нагрузочной характеристики определяется углом γ (tg γ = ). Различают основные статические режимы работы транзистора: насыщения, отсечки и активный (на рис. 1.14 этим режимам соответствуют области А, В и С).

Схема МОП- транзистора с каналом n-типа, включенного с общим истоком, представлена на рис. 1.15. Управление транзистором осуществляется подачей напряжения затвор-исток . Очень высокое входное сопротивление полевых транзисторов делает практически нецелесообразным использование статической входной ВАХ для определения параметров цепи управления. Поэтому при расче­тах режимов работы полевых транзисторов используют передаточные ВАХ, поз­воляющие определить напряжение с током стока . Характер ВАХ зависит от типа полевого транзистора. На рис. 1.16 показаны передаточные ВАХ МОП - транзи­сторов с индуцированным 1 и встроенным 2 каналами n-типа.

В транзисторе с индуцированным каналом ток увеличивается, если значение напряжения становится больше порогового значения напряжения и начинает образовы­ваться электропроводящий канал. Далее, по мере увеличения характеристики и, следова­тельно, обогащения его канала ток увеличивается. При встроенном канале МОП- транзистор может работать в режиме обогащения или обеднения канала носителями электрических зарядов.

Рис. 1.15. Схема включения Рис. 1.16. Статистические передаточные

МОП - транзистора характеристики МОП- транзистора

Когда напряжение и_GS = 0, в транзисторе со встроенным каналом протекает ток стока , что соответствует открытому состоянию. Если и_gs > 0, то происходит обогащение канала и ток увеличивается, а при и_GS < 0 уменьшается из-за обеднения канала. При напряже­нии и_GS = транзисторов с каналом n-типа ток равен нулю. Область ВАХ с крутыми участками соответствует открытому состоянию тран­зистора. Закрытое состояние наступает при и_GS < , когда ток уменьшается до некоторого малого остаточного значения. Этот режим называется режимом отсечки. Пологие участки ВАХ соответствуют активному режиму.