Характеристики биполярного транзистора, включённого по схеме с ОЭ.

  На рис. 6.8 приведены входные характеристики  = f () при постоянных выходных напряжениях (  = const). Характеристика при  = 0 идёт из начала координат, так как все напряжения равны нулю и нет никакого тока.

При  = 0, т.е. когда коллектор и эмиттер замкнуты накоротко, к обоим переходам приложено прямое напряжение  = . Ток базы при этом является суммой прямого тока эмиттерного и коллекторного переходов, но в тоже время он оказывается небольшим, так как прямое напряжение эмиттерного перехода составляет всего десятые доли вольта, а сопротивление базы составляет сотни Ом.

 

                    

Рис. 6.8. Входные характеристики биполярного транзистора, включённого по схеме с ОЭ.

 

         Характеристика подобна обычной характеристики для прямого тока полупроводникового диода. При  0 характеристика сдвинута вправо, ток базы уменьшается и при малых напряжениях  характеристика становится отрицательной.

      Семейство выходных характеристик   = f () показано на рис. 6.9.

    Как правило, эти характеристики даются при различных постоянных токах базы. Это объясняется тем, что вследствие малого входного сопротивления биполярного транзистора источник входного переменного напряжения, имеющий часто большое внутреннее сопротивление, работает в режиме генератора тока. Таким образом, обычно бывает задан входной ток биполярного транзистора и удобно вести расчёты с помощью семейства выходных характеристик, связывающих выходной ток и  напряжение с входным током.

      Первая характеристика при  = 0 выходит из начала координат и весьма напоминает обычную характеристику для обратного тока полу-проводникового диода. Условие  = 0 соответствует разомкнутой цепи базы. При этом через весь транзистор от эмиттера к коллектору про-ходит сквозной ток .

Если  0, то выходная характеристика расположена выше, чем при  = 0, и тем выше, чем больше ток . Увеличение тока базы означает, что за счёт повышения напряжения соответственно увеличился ток эмиттера, частью которого является ток базы. Следова-тельно, пропорционально возрастает и ток коллектора. Благодаря линейной зависимости между токами, пологие участки соседних выходных характеристик расположены приблизительно на одинаковых расстояниях друг от друга. Однако, в некоторых транзисторах эта линейность несколько нарушается.

Выходные характеристики показывают, что при увеличении напряжения от 0 до небольших значений (десятые доли вольта) ток коллектора резко возрастает, а при дальнейшем увеличении характеристики идут с небольшим подъёмом, что означает сравнительно малое влияние на ток коллектора. Действительно, чтобы увеличить ток коллектора, надо увеличить ток эмиттера. Но при повышении происходит следующее: вследствие уменьшения толщины базы уменьша-ется ток базы, а так как  характеристики снимаются при условии , то для поддержания прежнего значения тока базы приходится увеличивать напряжение . За счёт этого несколько возрастает ток эмиттера, а следовательно, и ток коллектора. При увеличении напряжения увеличивается и та его часть, которая приложена в виде прямого напряжения к эмиттерному переходу. В результате этого также возрастают токи эмиттера и коллектора.

 

               

Рис. 6.9. Семейство выходных характеристик биполярного транзистора при включении его по схеме с ОЭ.

 

   Выходные характеристики показывают, что при увеличении напряжения от 0 до небольших значений (десятые доли вольта) ток коллектора резко возрастает, а при дальнейшем увеличении характеристики идут с небольшим подъёмом, что означает сравнительно малое влияние на ток коллектора. Действительно, чтобы увеличить ток коллектора, надо увеличить ток эмиттера. Но при повышении происходит следующее: вследствие уменьшения толщины базы уменьша-ется ток базы, а так как характеристики снимаются при условии , то для поддержания прежнего значения тока базы приходится увеличивать напряжение . За счёт этого несколько возрастает ток эмиттера, а следовательно, и ток коллектора. При увеличении напряжения увеличивается и та его часть, которая приложена в виде прямого напряжения к эмиттерному переходу. В результате этого также возрастают токи эмиттера и коллектора.

  Характеристики на рис. 6.9 показывают, что чем больше токи коллектора, тем раньше, т.е. при меньших значениях наступает элек-трический пробой. Область пробоя, как правило, нерабочая область транзистора, за исключением специальных транзисторов.

  Иногда применяются выходные характеристики   = f (), снятые при различных постоянных напряжениях Эти характеристики удобны в том случае, если на входе задано напряжение, т.е. если источник усиливаемых колебаний имеет малое внутреннее сопротивление (во много раз меньше входного сопротивления транзистора)  и, следовательно, работает в режиме генератора напряжения. Семейство таких характеристик показано на рис. 6.10. Их особенность в том, что расстояние между соседними характеристиками различно. При малых напряжениях  характеристики расположены ближе друг к другу. Это следствие нелинейной зависимости между током коллектора и напряже-нием . Так как ток коллектора приблизительно пропорционален току базы, но ток базы зависит нелинейно от напряжения , что хорошо видно из  входной характеристики рис. 6.8. Если  = 0, то в цепи коллектора протекает небольшой начальный ток . Значительное повышение напряжения вызывает электрический пробой.

    Для расчёта схем с транзисторами достаточно входных и выходных характеристик, но иногда пользуются характеристиками управления – зависимостью   = f () при  = const (рис. 6.11) или   = f () при  = const (рис. 6.12).

     Эти характеристики наглядно показывают, что между токами базы и коллектора существует зависимость близкая к линейной, а зависимость тока коллектора от входного напряжения нелинейна.

       Изменение напряжения мало влияет на ток коллектора и характеристики управления для различных напряжений расположены очень близко друг к другу. В справочниках, как правило, приводится одна кривая для некоторого среднего значения . При  = 0 протекает небольшой ток коллектора, который представляет собой сквозной ток , а при  = 0 протекает небольшой начальный ток коллектора .

      Между токами коллектора и базы существует установленная ранее зависимость (6.9).

  Если приближённо считать, что в формуле (6.9) β = const, то это выражение есть уравнение прямой линии, представляющее собой характеристику управления рис. 6.10. На самом деле β не является строго постоянной величиной и эта характеристика имеет некоторую нелинейность.

                   

Рис. 6.10. Семейство выходных характеристик биполярного транзистора при включении его по схеме с ОЭ при постоянном напряжении .

 

                        

Рис. 6.11. Семейство характеристик управления биполярного транзистора при включении его по схеме с ОЭ при постоянном напряжении .

 

                      

Рис. 6.11. Семейство характеристик управления биполярного транзистора при включении его по схеме с ОЭ при постоянном напряжении .