Вхiднi i вихiднi статичнi характеристики бiполярного транзистора в схемi з спiльним емiтером

Схема для дослiдження характеристик зображена на рис.

 

Сiмейство вхiдних статичних характеристик являє собою залежностi I _б = f(U _бе) при U _ке= const i показано на рис.

Струм бази – це алгебраїчна сума струмiв, один з яких визивається рекомбiнацiїю носiїв зарядiв емiтера i бази (вiн пропорцiональний струму емiтера), другий являється зворотним струмом колекторного перехода. Чим бiльша напруга U _бе, тим бiльший струм бази, тому що при збiльшеннi прямої напруги на емiтерному переходi знижується потенцiальний бар'єр. Подолати його в цьому випадку може значна кiлькiсть основних носiїв зарядiв емiтера (дiрок), i бiльше число їх зможе рекомбiнувати з електронами бази. Рекомбiнацiйна складова струму бази (це частина струму емiтера, хоча i незначна) визначає характер вхiдної характеристики, який наближається по характеру до вхiдної характеристики для схеми з СБ.

При збiльшеннi абсолютного значення напруги на колекторi U _кеструм бази зменшується, характеристики змiщуються вправо вiд характеристики при U _ке = 0. Це пояснюється тим, що ширина колекторного переходу збiльшується, а оскiльки вiн знаходиться в основному в базi, ширина бази зменшується, що визиває зменшення рекомбiнацiйної складової струму бази.

Вхiдний опiр транзистора, включеного по схемi з СЕ, r _вх =dU _ке / dІ _кпри U _ке = const порiвняно невеликий, але набагато бiльший, нiж в схемi з СБ (якщо вважати DU _бе =DU _еб, то змiна струму бази DI _б буде значно меншою, нiж змiна струму емiтера DI _е в схемi з СБ).

Сiмейство вихiдних статичних характеристик показане на рис. i являє собою залежностi I _к = f(U _ке ) при I _б = const.

Вихiднi характеристики не пересiкають вiсь ординат i практично сходяться на початку координат, тому що при напрузi на колекторi, яка дорiвнює нулю, струм колектора практично дорiвнює нулю. В початковiй частинi характерис-тики мають значну крутизну. Це пояснюється тим, що при напругах на колекторi U _ке, менших по абсолютному значенню напруги на базi U _бе, колекторний перехiд включається в прямому напрямi (напруга на колекторному переходi дорiвнює U _кб = |U _ке | – |U _бе |). Тому досить незначно змiнити напругу U _ке, щоб струм I _к сильно змiнився.

Ця дiлянка характеризується малим вихiдним опором r _вих =dU _ке /dІ _к. На дiлянцi | U _ке | > |U _бе| колекторний перехiд змiщується в зворотному напрямi, вихiдний опiр великий i складаї одиницi – десятки кiлоом. При розiмкнутому колi бази в колi колектора тече зворотний струм, який дорiвнює .

Вплив температури на статичнi характеристики

Бiполярного транзистора

 

При кiмнатнiй температурi iонiзованi всi атоми домiшок i невелика частина атомiв основної речовини напiвпровiдника. Завдяки цьому в емiтернiй, базовiй i колекторнiй областях транзистора забезпечуються необхiднi концентрацiї основних i неосновних носiїв. Зi збiльшенням температури середовища або при нагрiвi транзистора струмами енергiя атомiв основної речовини збiльшується i зростає кiлькiсть генеруємих пар "електрон–дiрка".

В результатi пiдвищення концентрацiї носiїв електропровiднiсть областей транзистора збiльшується i його нормальна робота порушується. Розрахунок i експериментальнi дослiдження свiдчать, що максимальна робоча температура германiєвих транзисторiв лежить в межах вiд +70 до +100 °С. У кремнiєвих транзисторiв внаслiдок бiльшої ширини забороненої зони енергiя, яка необхiдна для iонiзацiї атомiв основної речовини, виявляється бiльшою, нiж у германiєвих, i тому максимальна робоча температура кремнiєвих транзисторiв може складати вiд +125 до +200 °С.

Мiнiмальна робоча температура транзистора визначається енергiєю iонiзацiї домiшкових атомiв i їх концентрацiєю. Звичайно ця енергiя невелика (0,05...0,01 еВ ), i з цiєї точки зору транзистор може працювати при температурi, близькiй до –200 °С. Фактично нижня температура обмежується термостiйкiстю корпуса i допустимими змiнами параметрiв i складає вiд –60 до –70 °С.