7.1.1 Статичні характеристики біполярного транзистора у схемі зі спільною базою

                Теоретично статичні характеристики БТ в ССБ можуть бути одержані за допомогою рівнянь Еберса – Молла. Але в цих рівняннях не враховують опір бази і модуляцію її товщини  залежно від зміни напруги .

              Тому на практиці застосовують експериментально зняті статичні характеристики. Схему для зняття характеристик БТ зі спільною базою зображено на рисунку 7.2.

 

Рисунок 7.2Схема лабораторного заняття статичних  характеристик БТ зі спільною базою

 

                Слід зауважити, що при одержанні характеристик для транзистора потрібно змінити полярність напруги  і .

Вихідні характеристики

                Це залежності . Графіки сім’ї характеристик показано на рисунку 7.13.

                                 

 

Рисунок 7.3Статичні вхідні характеристики

           БТ зі спільною базою

 

                При =0 (колектор замкнено з базою) вхідна характеристика відтворює пряму гілку ВАХ ЕП

=.                                                         (7.2)

 

                При негативній напрузі на колекторі характеристика зміщується вгору, в бік більших струмів емітера. Причина цього зміщення:

1)       при збільшенні негативної  зменшується активна ширина бази , зростає градієнт концентрації дірок у базі (рисунок 7.4), і тому при незмінній напрузі  збільшується ;

Рисунок 7.4Модуляція товщини бази БТ та її вплив на  розподіл  концентрації неосновних носіїв

 

2)       при збільшенні запірної напруги  на КП зростає зворотний струм колектора , який, проходячи через розподілений опір бази , створює на ньому спадання напруги зворотного зв’язку  (рисунок 7.5). Ця напруга, узгоджена з напругою  за напрямом, сприяє більшому відкриванню ЕП і зростанню внаслідок цього струму . Під впливом перелічених причин у емітерному колі БТ при =0 і негативній напрузі на колі проходить невеликий струм емітера.

        Для того  щоб його усунути, треба до емітера прикласти невелику негативну напругу.

              Рисунок 7.5Утворення напруги зворотного зв’язку

   на розподіленому опорі бази

 

Вихідні характеристики

Вихідні характеристики БТ у ССБ – це графік залежності

,

зображені на рисунку 7.6.

                        

 

Рисунок 7.6Статичні вихідні характеристики БТ зі спільною   базою

 

Ураховуючи вплив напруги  на зворотний струм колектора, рівняння для струму колектора (6.10) можна записати у вигляді

.                                   (7.3)

                Одержана формула описує вихідні характеристики при різних струмах емітера.

                Межею між режимом відсічення (<0) та активним режимом (>0) є характеристика при =0, яка є зворотною гілкою ВАХ КП. При збільшенні негативної напруги  струм колектора швидко досягає значення . Подальше зростання  зумовлюється зростанням струмів генерації та витоку КП. При деяких високих напругах  (для транзистора МП14 при =0 ці напруги перевищують 15В) у КП виникає пробій, що супроводжується значним зростанням колекторного струму.

                При >0 вихідні характеристики зменшуються в бік більших колекторних струмів на величину  згідно з формулою (7.3). У загальному випадку це зміщення має нееквідистантний характер, тобто рівним приростам вхідного струму  відповідають нерівні прирости вихідного струму . Це явище викликане залежністю , зображеною на рисунку 7.6, яка свідчить, що статичний коефіцієнт передачі струму  не є постійною величиною для різних струмів емітера. Для більших колекторних та емітерних струмів пробій КП відбувається при менших напругах і може перетворитися в тепловий. З метою унеможливлення пробою режим роботи приладу треба вибирати нижче кривої максимально допустимої потужності , що розсіюються колектором (пунктирна гіпербола на рисунку 7.6).

                При >0 та >0 переходи транзистора вмикаються у прямому напрямі, і прилад переходить до режиму насичення. В цьому режимі різко зменшується , тому що зростає інжекційна складова колекторного струму, яка компенсує керовану, екстракційну складову.

 

Характеристики прямої передачі

Це залежності (рисунок 7.7).

Рисунок 7.7Сім’я характеристик прямої передачі БТ зі спільною базою

 

           Вони грунтуються на рівняннях (6.10) або (7.3). З рівняння (7.3) бачимо, що при =0 характеристика починається з точки, яка є початком координат (=0, =0), а нахил цієї характеристики визначається залежністю  від . При >0 характеристика починається з точки =, а зміна її нахилу зумовлюється залежністю (рисунок 7.7). Характеристику прямої передачі можна одержати з сім’ї вихідних характеристик, фіксуючи .

Характеристики зворотного зв’язку

               

            Сім’я характеристик зворотного зв’язку

показана на рисунку 7.18. При збільшенні  зменшується     активна

Рисунок 7.8Сім’я характеристик зворотного зв’язку БТ зі спільною базою

 

ширина бази транзистора , і за рахунок зростання градієнта концентрації дірок у базі (див. рисунок 7.4) зростає струм . Для підтримання його постійного значення, як того вимагають умови зняття характеристик, потрібно зростанням  компенсувати зменшення напруги . Ця обставина зумовлює від’ємний нахил характеристик. У базі транзистора зменшення  приводить при збільшенні   до відновлення попереднього градієнта концентрації дірок, тобто нахилу графіка (рисунок 7.9).

Рисунок 7.9 – Розподіл концентрації дірок у базі при знятті  характеристик зворотного зв’язку БТ зі спільною базою