- •Схемы включения.
- •Нелинейная модель, предложенная Эберсом и Моллом, характеризует активную область транзистора, в ней отсутствуют резисторы, отражающие наличие пассивных областей базы и коллектора.
- •Характеристики транзисторов определяют соотношения между токами, проходящими в цепях транзистора, и напряжениями на его электродах.
- •Характеристики схемы об
- •Характеристики схемы оэ.
- •Зависимость характеристик транзистора от температуры
Нелинейная модель, предложенная Эберсом и Моллом, характеризует активную область транзистора, в ней отсутствуют резисторы, отражающие наличие пассивных областей базы и коллектора.
Два встречно включенных p-n-перехода транзистора отображаются в виде идеальных диодов с собственными токами I1 и I2, а взаимодействие между ними – в виде генераторов тока NI1 и II2 (рис.6), где N и I – коэффициенты передачи тока при нормальном и инверсном включениях.
Токи диодов описываются выражениями:
I1=IЭО(еxp(UЭ/φT) – 1) (7)
I2=IKО(еxp(UК/φT) – 1) (8)
где IЭО, IKО – тепловые токи соответствующих переходов при коротком замыкании другого перехода, φT – температурный потенциал. Положительными считаются прямые напряжения на переходах: для p-n-p-транзистора UЭ=UЭБ,, UК=UКБ , для n-p-n-транзистора UЭ= -UЭБ, UК= -UКБ.
Из рис.6 следуют соотношения:
(9)
(10)
На практике принято измерять тепловые токи, не закорачивая, а обрывая цепь второго перехода. Соответствующие значения обозначают через IЭ0 и IК0.С помощью формул (7) – (10) можно установить связь между тепловыми токами, измеренными в режиме холостого входа и режиме короткого замыкания второго перехода:
Подставляя токи и из (7), (8) в соотношения (9), (10) находим аналитические выражения для статических ВАХ транзистора:
(11)
(12)
Ток базы определяется как разность токов и :
(13)
Формулы (11) – (13) являются математической моделью транзистора.
Модель Эберса-Молла хорошо отражает обратимость транзистора – принципиальную равноправность обоих его переходов. Эта равноправность ярко проявляется в режиме двойной инжекции, когда на обоих переходах действуют прямые напряжения. В таком режиме каждый из переходов одновременно инжектирует носители в базу и собирает носители, дошедшие от другого перехода.
Для активного режима при , формулы (11), (12) упрощаются:
(14)
(15)
Из выражений (14),(15) следует, что в активном режиме коллекторное напряжение не влияет ни на входную, ни на выходную характеристики. При учете токов термогенерации и утечки формула (14) преобразуется в (1).
Статические характеристики.
Характеристики транзисторов определяют соотношения между токами, проходящими в цепях транзистора, и напряжениями на его электродах.
Для транзистора за независимые переменные удобно принять входной ток и напряжение на выходном электроде, а за функции – выходной ток и напряжение на входном электроде. Таким образом, используются четыре семейства статических характеристик:
входные = , при =const;
передачи по току = , при =const;
выходные = при =const;
обратной связи по напряжению = , при =const.
Наиболее важными характеристиками, необходимыми для графического расчета режима работы транзистора, являются выходные и входные характеристики. Рассмотрим эти характеристики для p-n-p-транзистора.
.
Характеристики схемы об
Пример семейства входных и выходных характеристик маломощного германиевого транзистора приведен на рис.7 и 8.
Реальные характеристики несколько отличаются от характеристик математической модели. В активном режиме эмиттерное напряжение, и коллекторный ток несколько зависят от коллекторного напряжения. Причиной является эффект Эрли – уменьшение ширины (толщины) базы при увеличении обратного коллекторного напряжения вследствие расширения коллекторного перехода, что приводит к увеличению коэффициента N на доли процента и соответствующему росту тока. Наклон выходных характеристик в схеме ОБ очень мал. Собственный обратный ток коллектора IКБ0 кроме IК0 включает также IКТ и IКУ. Характеристика передачи дается выражением (1).
Активный режим соответствует первому квадранту выходных характеристик, в режиме двойной инжекции (второй квадрант) происходит спад коллекторного тока при неизменном эмиттерном токе. Это результат встречной инжекции c коллекторного перехода. Из формул (11), (12) следует, что ток коллектора обращается в нуль при прямом напряжении на коллекторе равном