3.2 Статические характеристики биполярных транзисторов

Обычно анализируют входные и выходные характеристики БТ в схемах с общей базой и общим эмиттером. Для определен­ности и преемственности изложения будем рассматривать p-n-p-транзистор.

3.2.1 Схема с общей базой

Семейство входных характеристик схемы с ОБпредставляет собой зависимостьI_Э=f(U_ЭБ) при фиксированных значениях пара­метраU_КБ- напряжения на коллекторном переходе (рисунок 3.5,а).

а)	б)
Рисунок 3.5 Входные (а) и выходные (б) характеристики БТ в схеме включения с ОБ

При U_КБ= 0 характеристика подобна ВАХp-n-перехода. С рос­том обратного напряженияU_КБ(U_КБ< 0 дляp-n-p-транзистора) вследствие уменьшения ширины базовой области (эффект Эрли) происходит смещение характеристики вверх:I_Эрастет при вы­бранном значенииU_ЭБ. Если поддерживается постоянным ток эмиттера (I_Э =const), т.е. градиент концентрации дырок в базовой области остается прежним, то необходимо понизить напряжениеU_ЭБ, (характеристика сдвигается влево). Следует заметить, что приU_КБ< 0 иU_ЭБ= 0 существует неболь­шой ток эмиттераI_Э0, который становится равным нулю только при некотором обратном напряженииU_ЭБ0.

Семейство выходных характеристик схемы с ОБпредстав­ляет собой зависимостиI_К=f(U_КБ) при заданных значениях парамет­раI_Э(рисунок 3.5,б).

Выходная характеристика p-n-p-транзистора приI_Э= 0 и обрат­ном напряжении |U_КБ< 0| подобна обратной ветвиp-n-перехода (диода). При этом в соответствии с (3.11)I_К=I_КБО, т. е. характеристика представляет собой обратный ток коллекторного перехода, протека­ющий в цепи коллектор - база.

При I_Э> 0 основная часть инжектированных в базу носителей (дырок вp-n-pтранзисторе) доходит до границы коллекторного перехода и создает коллекторный ток при U_КБ= 0 в результате ус­коряющего действия контактной разности потенциалов. Ток мож­но уменьшить до нуля путем подачи на коллекторный переход прямого напряжения определенной величины. Этот случай соот­ветствует режиму насыщения, когда существуют встречные пото­ки инжектированных дырок из эмиттера в базу и из коллектора в базу. Результирующий ток станет равен нулю, когда оба тока оди­наковы по величине (например, точка А' на рисунок 3.5,б). Чем больше заданный токI_Э, тем большее прямое напряжение U_КБтребу­ется для полученияI_К= 0.

Область в первом квадранте на рис. 3.5,б, где U_КБ< 0 (об­ратное) и параметрI_Э> 0 (что означает прямое напряжениеU_ЭБ) соответствует нормальному активному режиму (НАР). Значение коллекторного тока в НАР определяется формулой (3.11)I_К=I_Э+ I_КБО. Выходные характеристики смещаются вверх при увеличе­нии параметраI_Э. В идеализированном транзисторе не учитыва­ется эффект Эрли, поэтому интегральный коэффициент переда­чи токаможно считать постоянным, не зависящим от значения |U_КБ|. Следовательно, в идеализированном БТ выходные характе­ристики оказываются горизонтальными (I_К=const). Реально же эффект Эрли при росте |U_КБ| приводит к уменьшению потерь на рекомбинацию и росту. Так как значениеблизко к единице, то относительное увеличение а очень мало и может быть обнару­жено только измерениями. Поэтому отклонение выходных харак­теристик от горизонтальных линий вверх “на глаз” не заметно (на рисунке 3.5,б не соблюден масштаб).