Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Статические характеристики биполярных транзисторов




 

В качестве статических характеристик БТ используются функциональные зависимости между токами и напряжениями, прикладываемыми к их электродам: входная характеристика I1 = f(U1) при U2 = const; характеристикаобратной связи U1=f(U2) при I1 = const; характеристика прямой передачи I2=f(I1) при U2 = const; выходнаяхарактеристика I2 = f(U2) при I1 = const.

Для определения параметров и расчета функциональных узлов достаточно иметь входные и выходные характеристики БТ в схемах с общей базой и общим эмиттером.

Для определенности и преемственности изложения будем рассматривать

p-n-p- транзистор.

 

Схема с общей базой

Семейство входных характеристик схемы с ОБ представляет собой зависимость IЭ = f (UЭБ) при фиксированных значениях параметра UКБ - напряжения на коллекторном переходе (рисунок 3.5, а).

При UКБ = 0 характеристика подобна ВАХ p-n -перехода. С ростом обратного напряжения UКБ (UКБ < 0 для p-n-p- транзистора) происходит уменьшение ширины базовой области (эффект Эрли). Это приводит смещение характеристики вверх: IЭ растет при выбранном значении UЭБ. Если поддерживается постоянным ток эмиттера (IЭ = const), т.е. градиент концентрации дырок в базовой области остается прежним, то необходимо понизить напряжение UЭБ, (характеристика сдвигается влево). Следует заметить, что при UКБ < 0 и UЭБ = 0 существует небольшой ток эмиттера IЭ0, обусловленный влиянием падения напряжения на сопротивлении базы при протекании через нее IКБО . Он становится равным нулю только при некотором обратном напряжении UЭБ0.

 

 

а) б)
Рис. 3.5. Характеристики БТ в схеме включения с ОБ: а) входные характеристики; б) выходные характеристики

 

Семейство выходных характеристик схемы с ОБ представляет собой зависимости IК = f (UКБ) при заданных значениях тока эмиттера IЭ (рисунок 3.5, б). Выходная характеристика p-n-p- транзистора при IЭ = 0 и обратном напряжении | UКБ < 0| подобна обратной ветви p-n- перехода (диода). При этом в соответствии с (3.11) IК = IКБ0, т. е. характеристика представляет собой обратный ток коллекторного перехода, протекающий в цепи коллектор - база.

При IЭ > 0 основная часть инжектированных в базу носителей (дырок в

p-n-p -транзисторе) доходит до границы коллекторного перехода и создает коллекторный ток при UКБ = 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 в базу из эмиттера и коллектора. Результирующий ток станет равен нулю, когда оба тока будут одинаковы по величине (например, точка А на рисунке 3.5, б). Чем больше заданный ток IЭ, тем большее прямое напряжение UКБ требуется для получения IК = 0.

Область в первом квадранте на рисунке 3.5, б, где UКБ < 0 (обратное) и параметр IЭ > 0 (что означает прямое напряжение) соответствует активному режиму (АР). Значение коллекторного тока в АР определяется формулой (3.11) IК = aIЭ + IКБО. Выходные характеристики смещаются вверх при увеличении тока эмиттера IЭ. В идеализированном транзисторе не учитывается эффект Эрли (уменьшение ширины базовой области), поэтому интегральный коэффициент передачи тока a можно считать постоянным, не зависящим от значения | UКБ |. Следовательно, в идеализированном БТ выходные характеристики оказываются горизонтальными (IК = const). Реально же эффект Эрли при росте | UКБ | приводит к уменьшению потерь на рекомбинацию в базе и росту a. При этом незначительно увеличивается выходная проводимость. Так как значение a близко к единице, то относительное увеличение 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 масштаб не соблюдается).

 

Схема с общим эмиттером

Семейство входных характеристик схемы с ОЭ представляет собой зависимости IБ = f (UБЭ), причем заданным параметром является напряжение UКЭ (рисунок 3.6, а). Для p-n-p- транзистора отрицательное напряжение UБЭ (UБЭ<0) означает прямое включение эмиттерного перехода, так как (UЭБ=-UБЭ)>0.

Если при этом UКЭ = 0 (потенциалы коллектора и эмиттера одинаковы), то и коллекторный переход будет включен в прямом направлении: UКБ=UКЭ+UЭБ= = UЭБ > 0. Поэтому входная характеристика при UКЭ = 0 будет соответствовать режиму насыщения (РН), а ток базы будет равным сумме базовых токов из-за одновременной инжекции дырок из эмиттера и коллектора. Этот ток, естественно, увеличивается с ростом прямого напряжения UЭБ, так как оно приводит к усилению инжекции через оба перехода (UКБ = UЭБ) и соответствующему возрастанию потерь на рекомбинацию, определяющих базовый ток.

Вторая характеристика на рисунке 3.6, а (UКЭ < 0) относится к нормальному активному режиму, для получения которого напряжение UКЭ должно быть в p-n-p -транзисторе отрицательным и по модулю превышать напряжение UЭБ. В этом случае (UКБ = UКЭ + UЭБ = UКЭ - UБЭ) < 0.

 

а) б)
Рис. 3.6. Характеристики БТ в схеме включения с ОЭ: а) входные характеристики; б) выходные характеристики

 

Формально ход входной характеристики в активном режиме можно объяснить с помощью выражения (3.14) или (3.17): IБ =(1 - a)∙IЭ - IКБ0. При малом напряжении UБЭ инжекция носителей практически отсутствует (IЭ = 0) и ток IБ = -IКБ0, т.е. отрицателен. Увеличение прямого напряжения на эмиттерном переходе UЭБ = -UБЭ вызывает рост IЭ и величины (1 - a) IЭ. Когда (1 - a) IЭ = IКБ0, ток IБ = 0. При дальнейшем росте напряжения UБЭ [(1 - a) IЭ]> IКБ0 и IБ меняет направление и становится положительным (IБ > 0) и сильно зависящим от напряжения перехода.

Влияние UКЭ на IБ в активном режиме можно объяснить тем, что рост | UКЭ | означает рост |UКБ | и, следовательно, уменьшение ширины базовой области (эффект Эрли). Последнее будет сопровождаться снижением потерь на рекомбинацию, т.е. уменьшением тока базы (смещение характеристики незначительно вниз).

Семейство выходных характеристик схемы с ОЭ представляет собой зависимости IК = f(UКЭ) при заданном параметре IБ (рисунке 3.6, б).

Крутые начальные участки характеристик относятся к режиму насыщения, а участки с малым наклоном - к нормальному активному режиму. Переход от первого режима ко второму, как уже отмечалось, происходит при значениях | UКЭ |, превышающих | UБЭ |. На характеристиках в качестве параметра берется не напряжение UБЭ, а входной ток IБ. Поэтому о включении эмиттерного перехода приходится судить по значению тока IБ, который связан с входной характеристикой (рисунок 3.16, а). Для увеличения IБ необходимо увеличивать | UБЭ |, следовательно, и граница между режимом насыщения и нормальным активным режимом должна сдвигаться в сторону больших значений.

Если параметр IБ = 0 («обрыв» базы), то в соответствии с (2.60) IК = IКЭ0 = (b + 1) IКБ0. В схеме с ОЭ можно получить (как и в схеме с ОБ) IК = IКБ0, если задать отрицательный ток IБ = - IКБ0. Выходная характеристика с параметром

IБ = - IКБ0 может быть принята за границу между активным режимом (АР) и режимом отсечки (РО). Однако часто за эту границу условно принимают характеристику с параметром IБ = 0.

Наклон выходных характеристик в нормальном активном режиме в схеме с общим эмиттером во много раз больше, чем в схеме с общей базой (h22Э» bh22Б) Объясняется это различным проявлением эффекта Эрли. В схеме с общим эмиттером увеличение UКЭ, а следовательно и UКБ, сопровождается уменьшением тока базы, а он по определению выходной характеристики должен быть неизменным. Для восстановления тока базы приходится регулировкой напряжения UБЭ увеличивать ток эмиттера, а это вызывает прирост тока коллектора D IК, т.е. увеличение выходной проводимости (в схеме с ОБ ток IЭ при снятии выходной характеристики поддерживается неизменным).

 




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 558; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.013 сек.