metod_2 - Тюменский государственный нефтегазовый

Тираж: 10 экз.
МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Методические указания к лабораторной работе
«Исследование характеристик и параметров
биполярного транзистора»
для студентов направлений «Автоматизация и управление» и
«Информатика и вычислительная техника» дневной и заочной
формы обучения.
Тюмень 2002
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Утверждено редакционно-издательским советом Тюменского
государственного нефтегазового университета
Составили: к.т.н. доцент Крамнюк А.И. ст. преп. Гурьева Л.В.
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Электронную копию данных материалов
Исполнил студент группы АТПс-1
заочного отделения ТГНГУ Харченко Г.Г.
адрес: ЯНАО, Надымский район, пос.
Пангоды, ул. Энергетиков, 29, к.7. 2002 г
2
23
7.22. Объясните, почему при увеличении коллекторного напряжения
входной ток возрастает в схеме включения с ОБ и уменьшается при
включении транзистора с ОЭ.
1.Цель работы:
7 .23. От чего зависят частотные свойства транзистора?
Домашнее задание:
8.Рекомендуемая литература
8.1. Забродин Ю . С . Промышленная электроника .—М.: Высшая школа,
1982 .
8.2. Гусев В.Г ., Гусев Ю.М. Электроника . — М.: Высшая школа,
1982.
8.3. Степаненко И. П. Основы теории транзисторов и транзисторных
схем .— М.: Энергия , 1977.
8.4. Степаненко И.П .Основы микроэлектроники . — М.: Советское
радио , 1989.
8.5. Герасимов В.Г.
Основы промышленной электроники .—-М .:
Высшая школа,1988.
9.Содержание
1. Принцип действия транзистора.............................................................................З
2. Основные семейства характеристик транзистора……………………………..7
3. Характеристики транзистора в схеме с ОБ..........……………………………..12
4. Параметры транзисторов.....................................……………………………...15
5. Программа выполнения работ..............................……………………………19
6. Методические указания.........................................…………………………...20
7. Контрольные вопросы.....................................................................................21
Литература............................................................………………………………..23
22
Ознакомиться с конструкцией транзистора.
Исследовать характеристики и параметры транзистора для схемы
включения с общим эмиттером.
Записать паспортные данные исследуемого транзистора 2Т603А.
Нарисовать схемы для снятия входных, выходных и характеристик
передачи по току для схемы включения транзистора с ОЭ с
использованием необходимых приборов
для измерения токов и
напряжений.
1.
2.
1. Принцип действия транзистора
Транзистор (см. рис.1.1.) представляет собой систему из двух близко
расположенных электронно-дырочных переходов с тремя внешними
выводами (электродами): эмиттер — эмитирует носители, коллектор
(collect) — собирает эти носители, база — основание транзистора, в
котором создаются две области: эмиттера и коллектора. Обычно,
независимо от типа проводимости транзистора и его схемы включения (с
ОБ, с ОЭ или с ОК), эмиттерный переход подключают к внешним
источниками в прямом направлении, а коллекторный — в обратном.
Поэтому источник Еэ имеет напряжение порядка 1В — прямое
допустимое напряжение на переходе (при этом возникает большой
прямой ток через эмиттерный переход). Источник Ек имеет напряжение
порядка 10…20 В. В цепь коллектора включается сопротивление
нагрузки Rн (оно же Rк). При изготовлении транзисторов добиваются,
чтобы электропроводность эмиттера была значительно больше, чем
электропроводность базы. Соответственно и концентрация основных
носителей в эмиттере выше, чем в базе. Ток эмиттерного перехода,
состоящий из основных носителей эмиттера и базы, будет иметь только
одну эмиттерную составляющую, так как меньшей — базовой
составляющей — мы пренебрегаем и рассматриваем только одну –
эмиттерную составляющую тока эмиттерного перехода
3
(для p-n-p - транзистора — дырочную составляющую, для n-p-n –
транзистора — электронную составляющую). Под воздействием прямого
напряжения на эмиттерном переходе основные носители, движущиеся к
контакту, лишь частично рекомбинируют в приконтактной области
перехода, а основная часть электронов (для n-p-n – транзистора)
внедряется из эмиттера в базу, где они в свою очередь являются
неосновными носителями. Это явление внедрения называется
инжекцией неосновных носителей. Возникающий в базе, вследствие
инжекции, градиент концентрации носителей (dn/dx≠0) вызывает
диффузию электронов в направлении коллекторного перехода. Кроме
того, на электроны, движущиеся по направлению к базе, влияет
электрическое поле коллектора, ускоряющее движение неосновных
носителей. Инжектированные в базу носители составляют ток эмиттера Iэ.
Рекомбинирующие с основными носителями базы, внедренные из эмиттера
носители, составляют ток базы Iб, a оставшаяся часть инжектированных
носителей, дошедших к коллектору, определяет ток коллектора Iк = (αIэ).
Отсюда уравнение для токов в транзисторе: Iэ = Iб + Iк.
Э
n
p
n
К
Rн
Еэ
Рис.1.1.
7.12. Приведите физические эквивалентные схемы транзистора для
включения с ОБ и ОЭ.
7.13. На основе эквивалентной схемы получите аналитическое выражение
для
h-параметров
транзистора,
представленного
в
виде
четырехполюсника.
7.14. Воспользовавшись выходными и входными характеристиками
транзистора, покажите методику определения h-параметров транзистора .
7.15. Дайте физическое толкование диффузионной и барьерной емкостей
7.16. Покажите на семействах характеристик активную область работы
транзистора, области насыщения и "отсечки".
7.17. С какой целью в схемах, где используется транзистор, в цепь его
коллектора включают резистор RK?
7.18. Покажите, используя, например, схему включения с ОБ, как
происходит процесс усиления сигнала в транзисторе по мощности .
Б
~ Ec
7.11. Объясните, почему при увеличении коллекторного напряжения
входной ток возрастает в схеме включения с ОБ и уменьшается при
включении транзистора с ОЭ.
Ек
Схема включения п-р-п-транзистора с ОБ.
7.19. На каждой из схем включения для разных структур транзисторов,
покажите направление всех токов (Iэ, Iк, Iб, Iкo) и укажите полярности
напряжений между электродами.
7.20. Почему при Uкэ = 0 в схемах с ОЭ в цепи коллектора ток равен нулю , а
в схеме с ОБ при Uкб = 0 он не равен нулю?
Если время жизни неосновных носителей в базе будет больше, чем среднее
время их пробега от эмиттера к коллектору, то большая часть этих носителей
7.21. Почему выходные характеристики в схеме с ОБ идут, практически,
горизонтально, а в схеме с ОЭ наблюдается небольшой подъем?
4
21
7. Контрольные вопросы
7.1. Приведите обозначения биполярных и полевых транзисторов разных
типов и название электродов .
7.2. За счет чего образуются потенциальные барьеры на переходах и как
они влияют на работу транзистора?
7.3. Почему эмиттерный переход для нормальной работы транзистора для
основных носителей должен быть смещен в прямом направлении, а
коллекторный в обратном?
7.4. За счет каких носителей тока в транзисторе образуются токи
эмиттера, коллектора и базы (Iэ, Iк, Iб, Iкo)? Покажите пути протекания
указанных токов в транзисторах разного типа проводимости.
7.5. Приведите аналитические выражения, связывающие между собой
токи базы, эмиттера и коллектора .
7.6. Поясните смысл коэффициентов
ними.
α
и
β.
Приведите связь между
пройдёт к коллекторному контакту, где имеется слой с большим
сопротивлением. При этом дефицит носителей в запорном слое уменьшается, а
ток в цепи коллектора увеличивается. Чтобы время пробега неосновных
носителей через базу было значительно меньше времени жизни, необходимо
очень близко разместить эмиттерный и коллекторный переходы друг от друга.
При толщине базы порядка нескольких сотых долей миллиметра 90 – 99 %
носителей, инжектированных эмиттером, достигают коллектора. Если в цепь
эмиттера включить источник переменного напряжения Ес, то в соответствии с
изменением входного напряжения будет изменяться входной ток и ток
внедренных неосновных носителей. По такому же закону будет изменяться
сопротивление коллекторного перехода и ток в цепи коллектора. При подаче
переменного напряжения на вход транзистора изменение тока в выходной цепи
получается несколько меньшим, чем изменение тока во входной цепи, т.е.
усиления по току не получается. Однако по напряжению (а, следовательно, и по
мощности) усиление имеет место.
Итак, рассмотрен принцип действия транзистора типа n-р-n. У
транзистора типа р-п-р принцип действия такой же, но полярность
включения источников питания противоположная, (см. рис.1.2.).
p
характеристики
для
схемы
включения
..
20
К
Б
~
Ec
Rн
Еэ
7.9. Приведите выходные характеристики для схемы включения
транзистора с ОБ и ОЭ. Чем они отличаются друг от друга?
7.10. Объясните эффект модуляции базы и поясните его влияние на
характеристики транзистора .
p
Э
7.7. Какие схемы включения вы знаете? Укажите достоинства и
недостатки каждой из схем включения.
7.8. Приведите входные
транзистора с ОБ и ОЭ .
n
Рис.1.2.
Ек
Схема включения р-п-р-транзистора с ОБ.
5
То есть эмиттерный переход также включается в прямом направлении, а
коллекторный — в обратном. В транзисторе р-п-р — типа происходит
инжекция через эмиттерный переход не электронов, а дырок. В
остальном физические процессы аналогичны
описанным для
транзисторов n-p-n — типа. На электрических принципиальных схемах
транзисторы n-p-n и p-n-p — типов обозначаются следующим образом:
Iк
Iб
Iк
Iэ
Iэ
n-p-n-тип
Рис.1.3.
Стрелка в обозначении транзисторов всегда ставится у эмиттера и
показывает направление тока основных носителей через переход (см.
рис.1.3.). Схема включения транзистора будет называться с ОЭ, с ОБ или
с ОК в зависимости от того, какой электрод транзистора (эмиттер, база
или коллектор) будет общим (обычно заземлённым) для входной и
выходной цепей транзистора, относительно которого измеряется входное
и выходное напряжение. В рассмотренной схеме (см. рис. 1.2 .) общей
точкой входной и выходной цепей является база. Т.е. нами рассмотрена
работа транзистора для схемы включения с общей базой (ОБ). Входным
током для этой схемы будет Iэ, а выходным Iк. Транзистор может
работать также в схеме с общим эмиттером (ОЭ) (см. рис.1.4.). В этом
случае входным током является ток базы Iб = Iэ - Iк. Так как, обычно, Iк =
(0,9…0,99) Iэ, то ток базы относительно мал. Он находится в пределах
(0,1…0,01)Iк. Следовательно, в этой схеме имеет место усиления не только по
напряжению, но и по току. Усиление мощности при этом значительно
больше, чем в схеме с общей базой. На практике возможно также
использование транзистора в схемах с общим коллектором.
6
h11э-входное сопротивление;
h12э-коэффициент передачи по напряжению;
h21э- коэффициент обратной связи по току;
h22э-выходная проводимость.
6. Методические указания.
При снятии характеристик использовать для питания входной цепи
генератор тока (ГТ), а для питания выходной цепи — генератор
напряжения (ГН2) и измерительные приборы, расположенные на стенде.
Iб
p-n-p -тип
5.3. Определить из экспериментально снятых характеристик следующие
h-параметры транзистора:
Входные характеристики транзистора снять для двух постоянных
значений напряжения на коллекторе: Uкэ = 0 V и Uэк = 6 V. Напряжение
Uбэ изменять от 0 до 1 V.
Выходные характеристики снять для трех постоянных значений тока
базы, при этом Imax задавать таким , чтобы Imax не превышал 100 mА.
Напряжение на коллекторе изменять в пределах от 0 до 15V, при этом на
начальном участке напряжение Uкэ изменять с шагом 0.5…1V.
Характеристики передачи по току снять для двух постоянных значений
Uкэ: Uкэ = 6 V и Uкэ = 9 V. Ток базы изменять в диапазоне от
0 до Iб max, при котором Iк max <100 mA.
При снятии характеристик во всех случаях необходимо получить 7-8
значений измеряемой величины.
В отчете приведите в виде графиков полученные зависимости и сделайте
выводы о соответствии полученных экспериментальных и расчетных
данных справочным.
19
Введём обозначения для этой смешанной системы (h-параметры):
∆U1
h11=
∆I1
∆U1
h12=
∆U2
∆I2
h21=
∆I1
∆I2
h22=
∆U2
— входное сопротивление транзистора при
замкнутой выходной цепи;
— коэффициент обратной связи по
напряжению при разомкнутой входной цепи;
В такой схеме напряжение, действующее между базой и эмиттером, равно
разности между входным и выходным напряжением:
Uэб = Uвx - Uвых, поэтому усиление по напряжению здесь отсутствует (оно
меньше 1). Усиление по току здесь несколько выше, чем в схеме с общим
эмиттером, так как выходным током здесь является ток эмиттера:
Iэ = (Iк+Iб) > Iк.
p
Э
n
p
..
— коэффициент усиления по току при
короткозамкнутой выходной цепи;
Eэ
К
Б
Rн
— выходная проводимость при разомкнутой
входной цепи.
Ек
Использовав обозначения, получим следующие соотношения для малых
амплитуд:
U1 = h11I1 + h21U2
и
I2 = h21I1 + h22U2
5. Программа выполнения работ.
5.1. Снять семейство входных характеристик транзистора с ОЭ,
показывающих зависимость входного тока Iб от входного напряжения
Uбэ при различных постоянных значениях выходного напряжения Uкэ:
Iб = f (Uбэ) при Uкэ = сonst.
5.2. Снять семейство выходных характеристик транзистора с ОЭ,
показывающих зависимость выходного тока Iк от выходного напряжения
Uкэ при различных постоянных значениях входного тока Iб: Iк =
f(Uкэ) при Iб = сonst.
18
Рис.1.4. Схема включения р-п-р-транзистора с ОЭ.
2. Основные семейства характеристик транзистора
Характеристики транзистора определяются соотношениями между токами,
проходящими в цепях транзистора, и напряжениями на его электродах. В
теории транзисторов за независимые переменные принимаются напряжения
на электродах, а функциями являются входной и выходной токи. При
построении статических характеристик одна из независимых переменных
считается постоянной.
Основные семейства характеристик транзистора:
1. Входная характеристика:
2. Выходная характеристика:
Iвх = f(Uвx) при Uвых = соnst.
Iвых = f(Uвых) при Iвых = соnst.
7
Производные семейства характеристик транзистора:
3. Характеристика передачи по току:
Iвых =f(Iвх) при Uвых = соnst.
(может быть построена из выходных характеристик).
4.Характеристика обратной связи по напряжению:
Uвх = f(Uвых) при Iвх = соnst.
( может быть построена из входных характеристик).
Рассмотрим характеристики для схемы включения транзистора с ОБ.
Начнем с выходных характеристик Iвых = f(Uвых) при Iвых = const.
Для схемы включения с общей базой семейство выходных характеристик
имеет вид:
Iкб = f(Uкб) при Iэ=const.
Пусть Iэ = 0, т.е. при нулевом управляющем токе транзистор должен
быть закрыт и Iвых должен отсутствовать. В реальной схеме включения,
когда Uбэ = 0 и Uкб ≠ 0 , через коллекторный переход, к которому
непосредственно в обратном направлении приложено напряжение Uкб,
протекает ток неосновных носителей (единицы-десятки микроампер) Iко
— ток закрытого транзистора (или обратный ток коллектора в
справочнике по транзисторам). При наличии тока в цепи эмиттера:(Iэ ≠ 0)
доля коллекторного тока за счет инжектированных и дошедших до
коллектора носителей возрастет . И ток коллектора определится так:
Iк = αIэ +Iко,
где α = Ki — коэффициент передачи тока, Ki = Iвых/Iвx, а Iко — ток
закрытого транзистора. Чем больше Iэ - входной ток, тем больше
выходной ток Iк. При Uкб = 0 и Iэ ≠ 0 коллекторный ток имеет
существенное значение Iэ = αIэ. При дальнейшем возрастании Uкб, ток
Iк возрастает незначительно (на величину Iко), т.е. влияние ускоряющего
поля коллектора на ток коллектора невелико. Чтобы прекратить ток в
цепи коллектора, на него необходимо подать напряжение обратного знака
(прямое). Навстречу току электронов из эмиттера пойдет ток
открывшегося коллекторного
8
Iк, mA
Iб''
∆Iк
Iб'
Uэк, В
∆Uэк
Рис . 4.3. Выходные характеристики.
Если функциональная зависимость меду токами
транзисторе задана в виде:
и напряжениями в
U 1 = f(I1; I2) и U2= f(I1: I2), то получим систему Z-параметров.
Если функциональная зависимость между токами и напряжениями
транзистора задана в виде:
U 1 = f(I1; U2) и I2= f(I1: U2),
то получим систему h-параметров,
представляющую из себя смешанную систему hibrid. В этом случае:
dU1 = ∆U1 dI1 + ∆U1
∆I1
∆U2
dI2 =
∆I2
∆I1
dI1 +
17
dU2
∆I2
dU2
∆ U2
перехода по причине чего результирующий ток уменьшится. В точке
пересечения выходной характеристики с горизонтальной осью оба
встречных тока равны, и результирующий ток равен нулю. Вид
выходных характеристик для схемы включения транзистора с ОБ
изображён снизу на графике (см. рис 2.1.).
Iб, mA
Uкэ'
Uкэ''
Iк, mA
∆Iб
Iэ=2
Iэ=1
Iэ=0
Uбэ
0,2 0,1 0
Рис.4.2. Входные характеристики.
По выходному семейству определяются параметры h21 и h22 (см. рис . 4.3.):
При рассмотрении функциональной связи между четырьмя переменны ми U1,
I1, U2, I2 возможны шесть вариантов выбора независимых и зависимых
переменных. Если функциональная зависимость между токами и напряжениями
транзистора задана в виде:
I1=f(U1; U2) и I2=f(U1;U2), то имеем систему Y-параметров:
∆I1 dU1 + ∆I1
∆U1
∆U2
8
12
16
20 Uкб
Рис.2.1. Выходные характеристики для схемы включения с ОБ.
∆ Uбэ
dI1 =
4
dU2
Рассмотрим входные характеристики Iэ = f(Uэб) при Uкб = const. Пусть
Uкб = 0, т.е. исключаем влияние коллекторного поля на входной ток. При
изменении Uбэ от 0 до Umax ток Iэ будет изменяться как прямой ток
через р-п - переход, и вид входной характеристики — прямая ветвь
характеристики р-п перехода. Если Uкб ≠ 0, то влияние ускоряющего
поля коллектора на движение инжектированных из эмиттера носителей
(αIэ) очень мало, и ток эмиттера возрастает незначительно. Поэтому
входные характеристики имеет следующий вид (см. рис.2.2.):
Iэ, mA
Uкб > 0
Uкб = 0
Uэб, V
dI2 =
∆I2
∆I2
dU1 +
dU2
∆U1
∆ U2
16
Рис.2.2. Входные характеристики для схемы включения с ОБ.
9
Если эмиттерный переход включить в обратном направлении, а
коллекторный переход включить в прямом направлении, то такое
включение транзистора называется инверсным. Тогда коллектор играет
роль эмиттера, а эмиттер — роль коллектора. Величина тока эмиттера в этом
режиме зависит от величины тока коллектора. Но вследствие
несимметричности конструкции (площадь эмиттера ≠ площади коллектора),
коэффициент передачи тока при инверсном включении обычно значительно
меньше, чем при прямом.
Iк, mA
Uкб=20
I1
U1
I2
VT
U2
Uкб=10
Рис.4.1.
Uкб=0
Определение параметров транзистора по
характеристикам.
Iэ, mA
Рис.2.3.Характеристики передачи по току для схемы включения с ОБ.
Характеристики передачи по току для схемы включения с ОБ (см. рис.2.3.)
близки по своему виду к прямым и проходят, практически, через начало
координат. Ток коллектора всего на 5…10% меньше Iэ. Это говорит о том,
что потери неосновных носителей из-за рекомбинации в базе, а также
дырочная компонента тока эмиттера (для транзистора п-р-п - типа)
незначительны. Тангенс угла наклона характеристики передачи равен
коэффициенту передачи тока α = dIк/dIэ. С ростом тока эмиттера
коэффициент незначительно уменьшается, что объясняется возрастанием
скорости рекомбинации при увеличении объемного заряда неосновных
носителей в базе. Малое изменение вида характеристик Iк = f (Iэ) при Uкб =
const при подаче напряжения на коллектор непосредственно связано с почти
горизонтальным ходом коллекторных характеристик. Уравнение
Iк = αIэ + Iк0
10
Для определения h-параметров необходимо обеспечение режимов
холостого хода во входной цепи и короткого замыкания в выходной цепи,
что нетрудно сделать как для плоскостных, так и для точечных
транзисторов.
Для определения параметров необходимо иметь два семейства
характеристик.
Графический
способ
определения
параметров
заключается в построении на каждом из семейств в рабочей области
треугольника, вершины которого лежат на пересечении прямых,
параллельных осям координат с характеристиками. Полученный
треугольник называется характеристическим. Его катеты дают нам
нужные для вычисления параметров изменения I и U.
Изменение напряжения dU определяется по тому значению U, при
котором сняты используемые характеристики. По входному семейству
могут быть определены параметры h11 и h12 (см. рис.4.2.):
h11 = ∆Uэб
— при Uкэ = const.
h12 = ∆Uэб
— при
∆Iб
∆Uэк
15
Iб = const.
переходами — коллекторным и эмиттерным. При Uкэ > Uбэ
коллекторный переход закрывается, и обратная связь резко ослабевает,
оставаясь, однако более сильной, чем в схеме с ОБ, из-за частичного
воздействия коллекторного напряжения на эмиттерный переход через
сопротивление коллектора, коллекторный переход и базу.
Uэб,
В
Iб = 0,2 mA
Iб = 0,1 mA
0,2
является аналитическим выражением характеристики передачи по току, и так
как Iк0 незначительно зависит от α можно считать, что токи коллектора и
эмиттера связаны между собой линейно.
Не трудно заметить, что характеристики передачи по току могут быть
получены путём построения эпюр из графиков семейства выходных
характеристик и наоборот. Аналогично и характеристики обратной связи по
напряжению Uэб = f(Uкб) при Iэ = соnst могут быть получены построением
из семейства, но уже входных характеристик. Характеристики обратной связи
по напряжению изображены на рис.2.4.
Uэб, mV
200
Iэ=3mA
150
Uэк, В
Рис.3.4. Характеристики обратной связи (ОС)
по напряжению для схемы включения с ОЭ.
Заметим, что из статических характеристик, снятых в схеме с ОЭ, легко
получить путем пересчета характеристики для других схем включения.
Так, для схемы с общей базой (ОБ) они имеют следующее значение:
Iэ = Iк + Iб; Uэб = – Uэб; Uкб = Uэк – Uэб.
4.Параметры транзисторов.
Для описания свойств транзисторов, наряду с характеристиками, широко
применяются параметры — величины, дающие связь между малыми
изменениями токов и напряжений в приборе. Ввиду того что транзисторы
могут использоваться в различных схемах включения (с ОБ, с ОЭ, с ОК),
при введении параметров целесообразно рассматривать транзистор как
четырехполюсник, на входе которого действуют напряжение U1 и I1 , а
на выходе напряжение U2 и I2 (см. рис . 4.1.).
14
100
50
Iэ=1,5mA
0
4
8
12
16
20
Uкб, V
Рис.2.4. Характеристики обратной связи (ОС) по напряжению
для схемы включения с ОБ.
Они имеют небольшой наклон, что свидетельствует о слабом влиянии поля
коллектора на токопрохождание в цепи эмиттера. Расстояние между
характеристиками Uэб = f(Uк6) по вертикали резко уменьшается с ростом
тока, что является следствием нелинейности входных характеристик
транзистора.
3. Характеристики транзистора в схеме с общим эмиттером
Статические характеристики плоскостного транзистора в схеме с ОЭ
имеют несколько иной вид , чем характеристики в схеме с ОБ . Выходные
11
характеристики в схеме с ОЭ (см. рис 3.1.) в отличие от характеристик в
схеме с ОБ имеет участок с крутым наклоном при малых напряжениях, т.е.
Uкэ < Uбэ.
Характеристики передачи по току в схеме с ОЭ достаточно линейны и
лежат узким веером, но только при больших напряжениях на коллекторе
(см. рис.3.3.).
Iк, mА
Iб = 0,5
Iб = 0,4
Iб = 0,3
Iб = 0,2
Iб = 0,1
Iб = 0,0 Uкэ, В
Рис. 3.1. Выходные характеристики для схемы включения с ОЭ.
Iб, mA
Uэк = 0
Uэк > 0
Uб
Iк0
Рис . 3.2. Входные характеристики для схемы включения с ОЭ
Наличие крутого участка объясняется тем, что при малых
значениях Uкэ в начальной части семейства выходных характеристик Uкэ <
Uбэ, коллекторный переход включен в прямом направлении, и через
него течет прямой ток навстречу току инжектированных из эмиттера
носителей. Больший наклон пологого участка вызывается тем , что в данной
схеме включения коллекторное напряжение Uкэ оказывается частично
приложенным к эмиттерному переходу (сопротивление коллектора →
коллекторный переход → база).
Особенностью входных характеристик в схеме ОЭ
является различный характер зависимости Iб от величины приложенного
коллекторного напряжения Uкэ. Входным током в схеме ОЭ является ток
рекомбинации в базе Iб. Рассмотрим, как влияет на условия
рекомбинации напряжение Uкэ. При Uкэ =0 на коллекторном переходе
действует внутреннее поле контактной разности потенциалов. При этом
запорный слой коллекторного перехода распространен на некоторую
глубину в сторону базы. Рекомбинация происходит в активной области,
не занятой запорным слоем. При увеличении Uкэ запорный слой
расширяется, активная область базы сужается, и число актов
рекомбинации уменьшается, следовательно, уменьшается и ток базы, что
показано на входной характеристике (см. рис 3.2.). Этот процесс
называется модуляцией (изменением) ширины базы.
Характеристики обратной связи в схеме с ОЭ (см. рис 3.4.) имеют крутой
восходящий участок, на котором существует сильная взаимная связь
между напряжением коллектора и базы. Этот участок соответствует
напряжениям коллектора Uэк меньшим, чем напряжение базы Uбэ, и
наличие сильной взаимной связи объясняется тем, что в этих режимах
коллекторный переход оказывается включенным в прямом направлении,
благодаря чему ток в базе создается двумя параллельно работающими
12
13
Uэк = 20 в
Iэк, mA
Uэк = 0 в
Iб, mA
Рис.3.3. Характеристики передачи по току для схемы включения
транзистора с ОЭ.