Схемы включения и характеристики биполярного транзистора

Существует три способа включения биполярного транзистора:

Так как биполярный транзистор по принципу действия является токораспредели­тель­ным прибором, для него в качестве независимых переменных имеет смысл выбирать входной ток и выходное напряжение, а в качестве зависимых — выходной ток и входное напряжение. Таким образом, в схеме с общей базой семейства характеристик будут представлены функциональными зависимостями:

1. Выходные характеристики: I_К=¦(U_КБ) при I_Э= const.

2. Входные характеристики: U_ЭБ=¦(I_Э) при U_КБ= const.

3. Переходные характеристики: I_К=¦(I_Э) при U_КБ= const.

4. Характеристики обратной связи: U_ЭБ=¦(U_КБ­) при I_Э = const.

Последнее семейство характеристик имеет слабую информативность и, соответственно, ограниченное использование.

Выходные харак­те­ри­стики в схеме с об­щей базой имеют три характерные области:

I — сильная зави­си­мость I_К от U_КБ. Эта область расположена ле­вее оси ординат, что обусловлено тем, что напряжение на кол­лек­тор­ном переходе тран­зис­тора определяется сум­мой внутренней раз­ности потенциалов j₀ и внешнего напряжения U_КБ. При U_КБ=0 и за­дан­ном токе эмиттера дыр­ки перебрасываются в кол­лектор из базы под действием внутренней разности потенциалов. При U_КБ=0 ток I_К¹0.

II — слабая зави­си­мость I_К от U_КБ. Некоторое увеличение тока I_К обусловливается увеличением коэффициента передачи тока a транзистора вследствие возникающего эффекта модуляции толщины базового слоя, а также роста тока I_К0=¦(U_КБ).

III — пробой коллекторного перехода.

Входные характеристики транзистора в схеме с общей базой по виду близки к прямой ветви вольтамперной характеристики диода.

В схеме с общим эмиттером три основных семейства характеристик будут пред­став­лять собой зависимости:

1. Выходные характеристики: I_К=¦(U_КЭ) при I_Б= const.

2. Входные характеристики: U_БЭ=¦(I_Б) при U_КЭ= const.

3. Переходные характеристики: I_К=¦(I_Б) при U_КЭ= const.

Коллекторные характеристики транзистора в схеме с общим эмиттером отличаются от соответствующих характеристик в схеме с общей базой тем, что они начинаются из начала координат, и участок I располагается в первом квадранте. При U_КЭ=0 напряжение на коллекторном переходе равно U_БЭ, коллекторный переход открыт и инжектирует дырки в базу. При этом I_К»0. По мере повышения напряжения U_КЭ в области I прямое напряжение на коллекторном переходе снижается, его инжекция уменьшается, и ток I_К возрастает. В области II на переходе действует обратное напряжение U_КЭ.

Коллекторные характеристики транзистора в схеме с общим эмиттером можно выразить аналитически:

I_К=aI_Э+I_К0=a×I_К+a×I_Б+I_К0, откуда

I_К=,

где b= — коэффициент передачи входного тока в схеме с общим эмиттером;

.

В токе I_Б присутствует составляющая –I_К0, поэтому при U_КЭ<0 входные характеристики транзистора в схеме с общим эмиттером исходят из точки с отрицательным значением тока базы, равным I_К0.

Статические характеристики в схемах включения с общим эмиттером и общим коллектором примерно одинаковы.