Занятие № 16.

Тема: Биполярные транзисторы.

5. Статические характеристики биполярных транзисторов.

Графические зависимости между токами и напряжениями на входе и выходе транзистора, называются статическими характеристиками транзистора. Наиболее распространены входные и выходные статические характеристики для двух схем включения с ОБ и ОЭ. На рис. 1а входная статическая характеристика для схемы с ОБ: при U_КБ=const. Они аналогичны прямой ветви ВАХ р-n перехода. Электрическое поле, создаваемое напряжением U_КБ почти полностью сосредоточено в коллекторном переходе и незначительно влияет на прохождение носителей зарядов через эмиттерный переход. Поэтому при входные характеристики практически сливаются. На рис. 1б выходные характеристики транзистора для схемы с ОБ: при I_Э=const. При обратном напряжении на коллекторе, ток через коллекторный переход создается лишь за счет диффузии носителей зарядов, проникающих из эмиттера через базу в коллектор, и слабо зависит от напряжения U_КБ приложенного к коллекторному переходу. Поэтому выходные характеристики практически параллельны оси абсцисс. При I_Э=0 через коллекторный переход протекает обратный ток коллекторного перехода. При смене полярности напряжения U_КБ, коллекторный переход начинает работать в прямом направлении. Ток через него резко возрастает и идет в направлении обратном нормальному рабочему току. Поэтому рабочий ток I_К резко уменьшается и достигает нуля при значениях U_КБ порядка десятых долей вольта.

На рис. 2а приведены статические входные характеристики для схемы с ОЭ: при U_КЭ=const. С увеличением обратного напряжения U_КЭ на коллекторном переходе, уменьшается вероятность рекомбинации носителей заряда в базе, т.к. все они быстро втягиваются в коллектор. Поэтому с увеличением U_КЭ, ток I_Б уменьшается. На рис. 2б статические выходные характеристики транзистора в схеме с ОЭ: при I_Б=const.

Из рис. 3 видно, что к коллекторному переходу приложено напряжение U_КЭ-U_БЭ, т.к. эти напряжения между точками коллектор-база включены встречно. При коллекторный переход оказывается включенным в прямом направлении. Поэтому крутизна выходных характеристик на участке от U_КЭ=0 до велика. На участке крутизна характеристик уменьшается, они идут почти параллельно оси абсцисс. Положение каждой из выходных характеристик, главным образом зависит от величины тока базы.

Занятие № 17.

Тема: Биполярные транзисторы.

6. Динамические характеристики биполярных транзисторов.

Режим работы транзистора с нагрузкой в выходной цепи и источником усиливаемого сигнала во входной цепи, называется динамическим. В нем токи и напряжения на электродах не остаются постоянными, а непрерывно меняются. В схеме включения транзистора с ОЭ (рис. 1) напряжение источника питания Е_К распределяется между участком К-Э (выходом схемы) и нагрузочным резистором R_Н так, что U_КЭ=E_К-I_НR_Н (1) уравнение динамического режима для входной цепи. Изменение U_ВХ вызывает изменения токов I_Э; I_Б; I_К, что приводит к изменению напряжения на R_Н, а следовательно и изменению U_КЭ. Характеристики транзистора в динамическом режиме определяются не только свойствами транзистора, но и свойствами элементов схемы. Различают выходные и входные динамические характеристики (рис. 2а; б). На выходных статических характеристиках (рис. 2а), проведена динамическая характеристика (нагрузочная прямая) АВ, соответствующая сопротивлению нагрузки R_Н. Ее положение определяется напряжением Е_К и сопротивлением R_Н. При I_К=0 (транзистор закрыт) ток в резисторе R_Н и падение напряжения на нем равны 0, следовательно напряжение Е_К оказывается полностью приложенным к участку К-Э (точка В). при полностью открытом транзисторе ток I_К ограничивается только величиной R_Н и равен .

Промежуточные положения точек на линии нагрузки характеризуют возможные напряжения и токи в цепях транзистора при подаче сигнала с учетом сопротивления нагрузки. Любому току базы соответствует вполне определенные значения тока коллектора и U_КЭ. Если в отсутствие входного сигнала был установлен ток базы I_БЗ, то рабочая точка Р на нагрузочной прямой укажет соответствующие этому току значения I_КР и U_КЭР. Входная динамическая характеристика (пунктиром на рис. 2а) представляет собой зависимость входного тока от входного напряжения в динамическом режиме. Для ее построения надо для каждого напряжения на коллекторе (для которого имеется статическая входная характеристика), определить по выходной динамической характеристике соответствующий ток базы. Затем на входных статических характеристиках отмечают точки соответствующие найденным значениям токов базы и соединяют их плавной кривой линией, получая входную динамическую характеристику (рис. 2б).