– Тепловий (некерований) зворотний струм колектора. Підставляючи значення іе з (3) в (5) отримуємо

. (6)

Розв’язавши це рівняння відносно і_к, отримуємо

(7)

і (8) де  – коефіцієнт передачі струму бази;

і_кн  початковий наскрізний струм, який протікає через весь транзистор, коли і_б=0.

З врахуванням прийнятих позначень отримуємо остаточний вираз для і_к

(9)

Коефіцієнт  , так само як і  відноситься до важливих параметрів транзистора. Якщо відомий  , то  можна визначити за формулою

(10)

При значному підвищенні напруги на колекторі струм і_кн різко зростає і відбувається електричний пробій. Необхідно знати, що при роз’єднанні кола бази в транзисторі може відбуватися лавиноподібне збільшення струму колектора, що приводить до його перегріву і виходу транзистора з ладу. Тому при експлуатації транзисторів заборонено роз’єднувати коло бази при ввімкненному колекторному живленні.

До власних параметрів транзистора, які характеризують властивості транзистора незалежно від схеми його ввімкнення, відносять:

при U_к = const  диференціальний коефіцієнт передачі емітерного струму;

при U_к=const  диференціальний опір емітерного переходу , де _Т  температурний потенціал, який залежить від температури і при температурі оточуючого середовища Т_ос=20^оС складає _Т =25 мВ;

при I_e = const  диференціальний опір колекторного переходу, для малопотужних транзисторів r_к  1 МОм;

при I_e = const  коефіцієнт внутрішнього зворотного зв’язку за напругою, який характеризує вплив U_к на U_е у зв’язку з явищем модуляції товщини бази, ;

r_б  об’ємний опір бази, який залежить від конфігурації бази (її активної і пасивної частин) і матеріалу, переважно r_б  (100  200) Ом;

 ємність (бар’єрна) колекторного переходу;

і_к0  тепловий (некерований) струм колектора.

Для малопотужних транзисторів у залежності від матеріалу, на основі якого він виготовлений, напруга між базою і емітером складає (0,3  0,7) В; при цьому в колі бази проходить струм у декілька десятків мікроампер. Напруга, що прикладається між емітером і колектором, може становити (5  30) В; при цьому струм колектора може досягнути декількох десятків міліампер.

Рис.4. Схеми увімкнення біполярного n-p-n транзистора зі спільним емітером

У схемі зі спільним емітером (рис.4.) джерело вхідного сигналу U_вх також увімкнене між базою та емітером послідовно з джерелом живлення Е1, а джерело живлення колектора Е2 ввімкнене між колектором та емітером. Таким чином, емітер є спільним електродом для вхідного та вихідного кіл.

Основною особливістю схеми зі спільним емітером є те, що вхідним струмом у ній є не струм емітера, а малий за величиною струм бази І_вх= I_Б. Вихідним струмом у цій схемі є також струм колектора I_K. Отже, коефіцієнт передачі для схеми зі СЕ

. (11)

Таким чином, у схемі зі спільним емітером можна отримати підсилення за струмом порядку декількох десятків.

Вхідний опір транзистора у схемі зі СЕ

, (12)

і є значно більшим (сотні Ом – одиниці кОм), ніж у схемі зі СБ, оскільки I_Б<<I_Е.

Перевагою цієї схеми є можливість живлення від одного джерела напруги, оскільки на базу і на колектор подають напругу живлення одного знаку.

Статичні характеристики транзистора відображають залежність між струмами і напругами на його вході та виході, знятими за постійного струму і відсутності навантаження у вихідному колі.

Однією сім’єю характеристик цю залежність показати не можна. Тому необхідно користуватись двома видами сімей статичних характеристик транзистора.

Для схеми зі спільним емітером статичною вхідною характеристикою є графік залежності струму бази I_Б від напруги U_БЕ за постійного значення U_KЕ.

I_Б=f(U_БЕ) якщо U_KЕ =const. (13)

Вихідні характеристики транзистора для схеми зі СЕ являють собою залежність струму колектора I_K від напруги між колектором та емітером U_KЕ за постійного струму бази І_Б.

I_K=f(U_KЕ) якщо I_Б=const. (14)

Типові вхідні та вихідні статичні характеристики транзистора для схеми зі СЕ подані на рис.5.

Вхідні характеристики подібні до звичайних характеристик для прямого струму р-n-переходу. З рис.5,а видно, що зі зростанням напруги U_KЕ струм І_Б зменшується. Це пояснюється тим, що зі збільшенням U_KЕ зростає напруга, яка прикладається до колекторного переходу у зворотному напрямку, зменшується ймовірність рекомбінації носіїв заряду в базі, оскільки майже всі носії швидко втягуються в колектор.

Вихідні характеристики (рис.5,б) зазвичай наводяться за різних сталих значень струму бази.

а б

Рис.5. Статичні характеристики транзистора для схеми зі спільним емітером: вхідні (а), вихідні (б)

Перша характеристика, за I_Б=0, виходить з початку координат і дуже нагадує звичайну характеристику для зворотного струму напівпровідникового діода. Умова I_Б=0 відповідає розімкненому колу бази. При цьому через весь транзистор від емітера до колектора проходить відомий нам наскрізний струм I_KЕ0.

Якщо I_Б > 0, то вихідна характеристика розташована вище, ніж якщо I_Б = 0, і тим вище, чим більший струм I_Б. Завдяки лінійній залежності між струмами пологі ділянки сусідніх вихідних характеристик розташовані приблизно на однакових відстанях одна від одної. Однак, у деяких транзисторах ця лінійність дещо порушується.

Вихідні характеристики показують, що при збільшенні U_KЕ від нуля до невеликих значень (десяті частки вольта) струм колектора різко зростає, а при подальшому збільшенні U_KЕ характеристики йдуть з невеликим підйомом, що означає порівняно малий вплив напруги U_KЕ на струм колектора.

При ввімкненні транзистора в схемі з спільним емітером підсилювальний каскад забезпечує підсилення за струмом і за напругою, а коефіцієнт підсилення за потужністю має максимальне значення. Вихідна напруга знаходиться у протифазі з вхідною, отже, між вихідною і вхідною напругами існує фазовий зсув, який складає . Вхідний опір транзистора при такому ввімкненні транзистора є відносно низький і знаходиться в межах від сотень Ом до одиниць кілоом. До недоліків такої схеми ввімкнення відносять гірші частотні властивості і низьку температурну стабільність у порівнянні з схемою ввімкнення з спільною базою.

Складений транзистор являє собою поєднання двох або декількох активних і пасивних елементів, з’єднаних таким чином, що утворюється активний триполюсник з новими параметрами і характеристиками.

Використовуючи відомі схеми увімкнення транзисторів можна отримати різні складені транзистори, однак великий коефіцієнт передачі струму забезпечується спеціальним з’єднанням декількох транзисторів за так званою схемою Дарлінгтона.

Складений транзистор (рис.6,а) складається з транзисторів VT₁ і VT₂. Перший з них, менш потужний, вмикається за схемою зі СК, а його навантаженням є коло бази другого транзистора. Резистори R₁ та R₂ монтуються в єдиному корпусі із транзисторами, і вирівнюють розподіл напруги вхідного сигналу між входами транзисторів VT₁ та VT₂.

а б в

Рис.6. Складений транзистор: схема вмикання (а); умовне графічне позначення (б); вхідна характеристика (в)

Транзистори VT₁ і VT₂ сформовані на одному кремнієвому кристалі, функціонують як один потужний транзистор з великим коефіцієнтом передачі струму (75010 000), що дорівнює добутку коефіцієнтів передачі струму обох транзисторів (₁₂). Умовне графічне позначення складеного транзистора за схемою Дарлінгтона подано на рис.6,б.

Вхідна характеристика складеного транзистора зображена на рис.6.,в. Струм у колі бази VT₁ (вхідний струм) передусім визначається шунтувальними резисторами R₁ та R₂, тому обидві ділянки характеристики лінійні. Злам характеристики відбувається, коли вмикається перший транзистор, при цьому його відкритий перехід база – емітер шунтує резистор R₁, і вхідний опір істотно зменшується.

Вихідні характеристики складеного транзистора за малих значень колекторного струму визначаються першим транзистором, оскільки у цьому режимі напруга база – емітер VT₂ ще не досягає значення, необхідного для його вмикання.

За достатньо високого рівня вхідного інформаційного сигналу відбувається підсилення струму другим транзистором, результуючий коефіцієнт передачі струму значно збільшується. Особливістю вихідних характеристик складених транзисторів є їх суттєва нелінійність.

Потужні складені транзистори ефективно використовують у підсилювачах низької частоти, стабілізованих вторинних джерелах живлення, імпульсних підсилювачах, ключових схемах. Їх граничні режими визначають так само, як і звичайних біполярних транзисторів.