А) Пусть соотношение напряжений таково

, . (2)

В этом случае напряжение на коллекторном переходе меньше порогового и можно полагать, что инжекция на КП практически отсутствует (ее уровень небольшой). Распределение носителей в базе подобно распределению в активном режиме, за исключением того, что, за счет небольшой инжекции, величина концентрации неосновных носителей заряда на левой границе КП (точка В) будет несколько больше равновесной (рис. 2).

Напомним, что на графике зависимости концентрации неосновных носителей (дырок) в базе транзистора от координаты Х горизонтальной штрих – пунктирной линией отмечено распределение неосновных носителей в базе в равновесном состоянии (при отсутствии напряжений на транзисторе). Ордината графика при Х = 0 (точка А) отражает величину концентрации неосновных носителей на правой границе ЭП при приложении напряжения между эмиттером и базой. Ордината графика при Х = Х_Б (точка В) отражает величину концентрации неосновных носителей на левой границе КП при приложении напряжения между К и Б. Эта ордината определяется формулой

. (3)

Наклон линии графика пропорционален току коллектора со штрихом . Площадь под линией распределения (трапеция 0АВС) пропорциональна вероятности рекомбинации, а, следовательно, и току базы.

Сравнивая рисунки, можно утверждать следующее. Так как площадь под кривой в этом режиме, осталось практически такой же, как и в активном режиме, то примерно такой же величины, как и в активном режиме, остался ток базы. Наклон линии также остался почти прежним и, следовательно, почти не изменился ток (ток коллектора).

То есть мы видим что, хотя БТ работает в режиме насыщения, в нем происходят, в первом приближении, те же процессы, что и в активном режиме. Примерно соблюдаются и соотношения токов. Поэтому такой режим получил название режима насыщения по свойствам близкого к активному режиму.

Работа БТ в таком режиме обычно происходит цифровых электронных схемах. При этом, чтобы не наступала инжекция на коллекторном переходе, параллельно коллекторному переходу подключают фиксирующий диод Шоттки (рис. 2.9).

Рис. 3. Биполярный транзистор с фиксирующим диодом Шоттки и условное обозначение транзистора Шоттки

Для фиксирующего диода Шоттки пороговое напряжение обычно составляет . Для того, чтобы перевести КП в режим инжекции требуется . Поэтому в схеме БТ с фиксирующим диодом Шоттки, как только напряжение на коллекторе относительно базы достигнет величины (0,3…4) В, диод Шоттки «откроется», т.е. перейдет, как отмечалось ранее, в состояние «стабилизации» напряжения: на диоде напряжение не будет превышать (0,3 – 4) В, а на коллекторном переходе будет практически отсутствовать инжекция.

Режим насыщения БТ по свойствам близкий к активному характеризуется тем, что в базе транзистора практически не накапливаются неосновные носители заряда, поэтому время перехода (переключения) БТ с режима насыщения в активный будет мало.

Б) Пусть соотношение напряжений будет теперь таким

, . (4)

В этом случае напряжение на коллекторном переходе равно пороговому и можно полагать, что на КП имеет место инжекция по интенсивности примерно одного порядка, что и инжекции на ЭП. Распределение носителей в базе для этого случая показано на графике рисунка 4.

Утверждаем следующее.

Наклон линии графика, характеризующей распределение неосновных носителей в базе БТ, по сравнению с активным режимом существенно уменьшился. Следовательно, существенно снизился уровень диффузии неосновных носителей в базе и – уменьшился ток . Соответственно, ток коллектора станет существенно меньшим и уменьшится коэффициент передачи по току БТ в СОБ. Если линия будет проходить горизонтально, что свидетельствует о равенстве процессов инжекции и экстракции на КП (инжекции переходов уравновешивают друг друга), то ток коллектора будет равен нулю.

Площадь под линией (рис. 4), характеризующей распределение неосновных носителей в базе, по сравнению с активным режимом, существенно увеличилась. Это свидетельствует о том, что значительно возрос ток базы. Соответственно, коэффициент передачи тока базы в СОЭ уменьшится.