- •Тема 4. Биполярные транзисторы
- •4.1. Биполярные транзисторы Конструкция. Режимы работы.
- •4.2 Зонные диаграммы биполярного транзистора.
- •4.3 Токи в транзисторе. Коэффициент передачи тока эмиттера. Коэффициент инжекции. Коэффициент переноса.
- •4.4 Модель Эберса – Молла биполярного транзистора.
- •4.5 Схемы включения биполярного транзистора
- •4.6 Входные вах биполярного транзистора в схеме включения об.
- •4.7 Выходные вах биполярного транзистора в схеме с об.
- •4.8 Вах реальных транзисторов.
4.5 Схемы включения биполярного транзистора
Различают три схемы включения
ОБ –схема включения с общей базой (вход –эмиттер, выход –коллектор)
ОЭ –схема включения с общим эмиттером (вход –база, выход –коллектор)
ОК –схема включения с общим коллектором (вход –база, выход –эмиттер).
4.6 Входные вах биполярного транзистора в схеме включения об.
- зависимость
входного тока от входного напряжения
при постоянном напряжении на выходе.
Входные ВАХ: Iэ=f(UЭБ)Uкб=const или UЭБ =f(Iэ)UКБ=const
Применим (4.9, 4.12, 4.13, 4.18)
(4.20)
(4.21)
1.
,
,
В этом случае имеем ВАХ идеализированного эмиттерного перехода, Iэо - тепловой ток эмиттера при кз коллектора.
2.
,
По сравнению с
предыдущим случаем ток эмиттера
незначительно увеличивается и, в
частности, при UЭБ=0
3
.
0<UКБ<0,7В
– прямое.
В этом случае ВАХ сильно зависят от
величины параметра, так как ток эмиттера
содержит встречную транзитную составляющую
(режим насыщения и инверсный).
Для качественного понимания процессов в транзисторе в различных режимах очень важное значение имеют графики распределения неосновных зарядов в базе. Каждой точке на кривых семейства ВАХ соответствует определенное распределение. При построении кривых применяют три правила. Рассмотрим их на примере p-n-p транзистора.
А. Граничная концентрация определяется напряжением на соответствующем переходе (2.24 , 2.31).
(2.22)
(2.23)
При UЭБ=UКБ=0 граничные концентрации равны равновесной: pnБ (0)= pnБ (w)= pnБ0.
При подаче прямых напряжений граничные концентрации увеличиваются (инжекция), pnБ (0)= pnБ (w)>> pnБ0. При подаче обратных напряжений граничные концентрации уменьшаются (экстракция), pnБ (0)= pnБ (w)=0.
Б. Наклон графиков на границах базы определяется величиной тока (ток диффузии пропорционален градиенту концентрации)
(2.24)
(2.25)
В. В активном режиме распределение практически линейно.
0. Равновесное состояние. UЭБ=0, UКБ=0. pnБ(0)= pnБ(w)=0
1. UЭБ1>0, pnБ1(0)> pnБ0. UКБ=0, pnБ1(w)=0. Граничный режим.
2. UЭБ2= UЭБ1>0, pnБ2(0)= pnБ1(0)> pnБ0.
UКБ2<0, pnБ2(w) )=0. Активный режим.
3. UЭБ3= UЭБ1>0, pnБ3(0)= pnБ1(0)> pnБ0.
UКБ3>0, pnБ3(w) > pnБ0. Режим насыщения.
4. UЭБ4> UЭБ1>0, pnБ4(0)> pnБ1(0)> pnБ0.
UКБ4= UКБ3>0, pnБ4(w) > pnБ3(w) > pnБ0. Режим насыщения.
5. UЭБ5< UЭБ1, pnБ5(0)<pnБ1(0).
UКБ4< UКБ1, pnБ5(w) =0. Активный режим.
4.7 Выходные вах биполярного транзистора в схеме с об.
,
Из (4.9) выразим
и подставим (4.10) с учетом (4.13):
(4.26)
При построении выходных ВАХ первый (основной) квадрант соответствует обратным напряжениям на коллекторе. Выражение (4.26) упрощается
(4.27)
Индекс N (нормальный режим) по умолчанию не указывается. =N.
1. Iэ=0,
- ВАХ собственно коллекторного перехода.
При UКБ>>Т Iк=Iко. Ввиду малости Iко для кремниевых маломощных транзисторов эта кривая семейства может быть показана только условно.
2. Iэ= Iэ1. Кривые семейства выходных ВАХ обычно строят при постоянных приращениях тока эмиттера Iэ, в первом квадранте Iк= Iэ1+Iко= Iэ1f(UКБ). Во втором квадранте учитывается встречная инжекция из коллектора (4.26).
3. Iэ= Iэ2=2Iэ, Iк= Iэ2+Iко= 2Iэ.
4. Iэ= Iэ3=3Iэ, Iк= Iэ3+Iко= 3Iэ и т. д.
В первом квадранте идеализированная модель Эберса-Молла имеет две особенности:
а) При UКБ>0.2В>>Т Iкf(UКБ) – графики –горизонтальные прямые,
б) Кривые эквидистантны: постоянные приращения параметра Iэ вызывают постоянные приращения функции Iк =Iэ
Ниже построено семейство выходных ВАХ и графики распределения неосновных зарядов для характерных точек.
1– режим отсечки,
2,3,4 –активный режим,
5 – граничный,
6,7,8 – режим насыщения.
