2. Вольт-амперная характеристика опт

Процессы, происходящие при включении однопереходного транзистора, отражаются его эмиттерной вольт-амперной харак­теристикой, называемой иначе входной характеристикой.

Эмиттерная вольт-амперная характеристика ОПТ (рис. 1.57) представляет собой зависимость тока эмиттера /_э от напряжения между эмиттером и первой базой и_эб[ при постоянном межбазо- вом напряжении:

Л = ки_эб1) при и_б|₆₂ = const.

Если ко второй базе Б₂ не подключен источник питания (^6162 = 0), то эмиттерная вольт-амперная характеристика ОПТ представляет собой вольт-амперную характеристику р-п перехода в прямом направлении (пунктирная кривая). При некотором постоянном межбазовом напряжении с плюсом на базе Б₂ ее

характер существенно изменяется, и она напоминает вольт- амперную характеристику тиристора с двумя устойчивыми со­стояниями — закрытым и открытым, между которыми имеется неустойчивое состояние — с отрицательным дифференциальным сопротивлением.

Рассмотрим участки характеристики, соответствующие этим состояниям.

При отрицательном напряжении эмиттера относительно пер­вой базы U₃61 и при положительном, не превышающем поро­гового значения Ц,₀, р-п переход закрыт; через него протекает малый обратный ток 1_эобр (участок /). Этот ток откладывают на графике вниз от горизонтальной оси, так как направление его противоположно рабочему прямому току (/_э < 0). Эту область работы ОПТ называют областью отсечки.

При Иъб\ ^ Ц»о р-п переход открывается (точка Л); через него начинает проходить прямой ток эмиттера (/_э^0). Однако этот ток еще очень мал; он растет постепенно с ростом С/_Эб\. Диффе­ренциальное сопротивление на этом участке положительное, но ОПТ остается закрытым (участок 2). Эту область ОПТ называют промежуточной.

В соответствии с описанными процессами в точке Б при накоплении дырок в области первой базы происходит включение

ОПТ — переход в открытое состояние. Этой точке соответствуют напряжение включения и_акл и ток включения 1_ШЛ.

Участок 3 — активная область, соответствующая активному режиму: ток эмиттера возрастает, а напряжение на эмиттере при этом уменьшается. Эта область характеризуется отрица­тельным дифференциальным сопротивлением, которое сначала велико, а затем постепенно уменьшается до нуля в точке В, чтобы на следующем участке перейти в положительное.

Участок 4 отражает работу ОПТ в открытом состоянии. В соответствии с режимом насыщения, характеризующим откры­тое состояние, его называют областью насыщения. В этом режи­ме ОПТ работает так же, как прибор с положительным сопро­тивлением малой величины: ток эмиттера значительно увеличи­вается при небольшом увеличении напряжения эмиттера.

При уменьшении тока в открытом состоянии до некоторого значения, называемого током выключения 1_тшл, ОПТ переходит в закрытое состояние.

Семейство эмиттерных характеристик однопереходного тран­зистора может быть снято при разных постоянных значениях межбазового напряжения. Чем больше это значение, тем больше напряжение включения; вся характеристика больше сдвигается вправо, а участок 3 отрицательного сопротивления, соответст­венно, располагается выше.

3. Параметры и типы ОПТ

Свойства однопереходных транзисторов, отраженные на вольт-амперной характеристике, позволяют применять их в схе­мах генераторов импульсов и линейно изменяющихся напряже­ний, в качестве ключевых устройств в системах автоматики, в преобразователях сигналов. Наибольшее распространение по­лучили ОПТ в схемах управления тиристорами.

На рис. 1.58 представлен двухтранзисторный аналог одно­переходного транзистора, который иллюстрирует работу ОПТ. Это два биполярных транзистора с разными типами электро-

А

к

Рис. 1.58. Двухтран- ^1 зисторный аналог ОПТ

Б₂ R₂

проводности: Ti р-п-р-тша и Т2 п-р-п-типа, включенных так, что коллектор первого соединен с базой второго, а коллектор второго — с базой первого. При этом эмиттером Э эквивалент­ного ОПТ является эмиттер транзистора Т\, первой базой Б\ — эмиттер транзистора 7Y Между Б\ и Б₂ включен делитель меж- базового напряжения Ri — /?₂, средняя точка А которого под­ключается к точке соединения базы Т\ и коллектора Гг.

В схемах с использованием ОПТ нагрузка включается в цепь первой базы; через нее проходит ток эмиттера, который после перехода ОПТ в открытое состояние значительно превышает ток /(52» также проходящий через нагрузку.

НТ117

Рис. 1.59. Конструкция и внешний вид ОПТ: а, б — сплавной кристалл; в — планарный кристалл; г — разрез конструкции; д,е — внешний вид

К основным параметрам однопереходных транзисторов отно­сятся ток включения /_вкл, ток выключения /_выкл, обратный ток эмиттера /_эоб_Р при и_эб\ — 0, межбазовое сопротивление г_бб, на­пряжение эмиттер — база в режиме насыщения при заданном токе эмиттера. Эти параметры зависят от межбазового напря­жения, поэтому в справочниках их указывают для определен­ного напряжения U₆\₆2, чаще для предельного значения.

К предельным эксплуатационным параметрам относятся мак­симально допустимые значения рассеиваемой мощности Р_макс, межбазового напряжения U₆ шыакс, среднего и импульсного токов эмиттера /_эмакс.

По конструкции ОПТ бывают сплавные (рис. 1.59, а, б) и планарные (рис. 1.59, в). Планарная технология отличается от сплавной тем, что все области полупроводника и невыпрямля­ющие контакты с ними создаются на поверхности кристалли­ческой пластины и изолируются тонкой пленкой окиси кремния. Планарные однопереходные транзисторы по сравнению со сплав­ными имеют меньший обратный ток эмиттера, меньший разброс параметров, большее межбазовое сопротивление, лучшие частот­ные свойства и меньшие геометрические размеры. Они широко применяются в быстродействующих импульсных интегральных микросхемах.

Кристалл ОПТ может быть помещен в герметический корпус, как биполярный или полевой транзистор (рис. 1.59, г, д), или использоваться в бескорпусном исполнении — с изоляцией от воздействия окружающей среды с помощью специального покры­тия (рис. 1.59, е) —для применения в гибридных микросхемах.

Система обозначения однопереходных транзисторов такая же, как для биполярных. Например, КТ117А (Б, В, Г), КТ119А, Б.

Контрольные вопросы

1. Объясните устройство и принцип действия однопереходного транзистора.

2. Нарисуйте и объясните эмиттерную вольт-амперную характеристику одно­переходного транзистора.

3. Назовите основные параметры однопереходных транзисторов.