Биполярные транзисторы. Характеристики в схеме с общим эмиттером • ТЕХНИЧЕСКАЯ ШКОЛА

Выходные характеристики транзистора в схеме с общим эмиттером представляют собой зависимость коллекторного тока I_К = f (U_КЭ) при I_Б = const.

Так же, как и в схеме с общей базой, на выходных характеристиках можно выделить 3 характерные области:

I – начальная
II – слабая зависимость I_К(U_КЭ)
III – пробой.

Биполярный транзистор в схеме с общим эмиттером выходные характеристики

При заданном входном токе I_Б, выходное напряжение определяется суммой напряжений на коллекторном и эмиттерном переходах, откуда:

U_КБ= U_КЭ— U_БЭ.

Если U_КЭ = 0, то напряжение на коллекторном переходе

U_КБ= —U_БЭ= U_ЭБ,

т.е. является прямым, коллекторный переход открыт и инжектирует электроны в базу.

I_К= I_К0^*+ β∙ I_Б— I_{К инж}

В первом приближении можно положить полный ток равным нулю и считать, что все характеристики идут из нуля. Потоки электронов через коллекторный переход от коллектора в базу и от эмиттера в коллектор уравновешиваются.

С ростом напряжения U_КЭ прямое напряжение на коллекторном переходе уменьшается, что приводит к сравнительно быстрому уменьшению прямого тока инжекции I_{К инж} и увеличению полного тока в цепи коллектора. Такой режим работы является режимом насыщения (участок I).

При U_КЭ= U_БЭ (точка A) коллекторный переход закрывается (U_КБ = 0), и инжекционная составляющая I_{К инж} становится равной нулю.

С дальнейшим увеличением напряжения U_КЭ коллекторный переход будет работать в обратном включении (U_КБ > 0) – активный режим работы (участок II).

Кривая U_КБ = 0 отделяет режим насыщения от активного режима.

С ростом тока базы переход от режима насыщения к активному режиму происходит при больших напряжениях U_КЭ = U_КН. Рост тока коллектора в активном режиме обусловлен, как и в схеме включения с общей базой, эффектом модуляции толщины базы. Однако в схеме включения с общим эмиттером этот наклон больше, чем в схеме с общей базой, поскольку малые изменения коэффициента α дают значительные изменения коэффициента β.

Более сильное «сгущение» характеристик с ростом токов объясняется сильной по сравнению с коэффициентом α зависимостью коэффициента передачи тока β от тока.

При I_Б = 0 через транзистор в схеме с общим эмиттером протекает ток, называемый начальным или сквозным током

I_К0^* =(1+β) ∙ I_К0.

Таким образом, ток коллектора при входном токе, равном нулю, в схеме с общим эмиттером в 1+ β раз больше, чем в схеме с общей базой.

Если эмиттерный переход перевести в непроводящее состояние, т.е. подать напряжение U_БЭ < 0, то ток коллектора снизится до I_К0 и будет определяться обратным (тепловым) током коллекторного перехода, протекающим по цепи база – коллектор.

Область характеристик, лежащая ниже характеристики, соответствующей току I_Б = 0, называют областью отсечки.

В схеме включения с общим эмиттером пробой коллекторного перехода наступает при коллекторном напряжении в 1,5…2 раза меньшем, чем в схеме включения с общей базой (участок III).

Восходящие участки характеристик в области насыщения располагаются в пределах, определяемых прямым напряжением на переходах. Поэтому в реальном масштабе данные участки практически сливаются с линией граничного режима U_КБ = 0.

Семейство входных характеристик U_БЭ= f (I_Б) при U_КЭ= const напоминает входные характеристики схемы включения с общей базой, поскольку ток базы в первом приближении пропорционален току эмиттера.

Биполярный транзистор в схеме с общим эмиттером входные характеристики

Основные отличия входных характеристик в схеме с общим эмиттером:

Смещение при росте напряжения U_КЭ происходит в сторону больших напряжений U_БЭ.
Смещение характеристик более существенное, особенно в области малых изменений U_КЭ.

При U_КЭ = 0 функция U_БЭ= f (I_Б) представляет собой суммарную характеристику эмиттерного и коллекторного переходов, работающих в прямом направлении.

С увеличением напряжения U_КЭ до значения, при котором коллекторный переход включается в обратном направлении (U_КЭ = U_БЭ), входная характеристика смещается в область больших напряжений. При этом входная характеристика эквивалентна прямой ветви ВАХ одного p-n перехода.

Сдвиг характеристик при дальнейшем увеличении напряжения обусловлен, в основном, эффектом модуляции толщины базы и выражен гораздо слабее. Поэтому обычно в справочниках приводятся только две характеристики: при U_КЭ = 0 и при некотором положительном значении U_КЭ > 0.

При I_Б = 0 рекомбинационная составляющая тока базы сравнивается с составляющей I_К0:

I_Э=I_К= I_К0^* при I_Б = 0.

При этом на базе сохраняется положительное напряжение U_БЭ> 0, а токи в цепях коллектора и эмиттера выравниваются на уровне I_К0^* =(1+β) ∙ I_К0.

При I_Б = –I_К0 эмиттерный переход закрывается (U_БЭ < 0), ток в цепи эмиттера становится практически равным нулю, а ток в цепи коллектора I_К = I_К0.