Идеализация статических характеристик транзисторов

Для анализа режимов работы транзистора, необходимо по заданным напряжениям на его входе и выходе находить токи и амплитуды их гармонических составляющих [1]. При достаточно низкой рабочей частоте транзистор можно считать безынерционным. Для расчета токов в этом случае достаточно знать статические характеристики , .

На высоких для данного типа АЭ частотах при расчете схемы нельзя ограничиваться статическими характеристиками. Необходимо использовать дифференциальные и интегральные соотношения, связывающие и с и . Полевые транзисторы можно считать безынерционными в большей части их рабочего диапазона частот. У биполярных транзисторов интервал частот, где их поведение описывается статическими характеристиками, составляет лишь несколько процентов от всей области рабочих частот.

Статические характеристики рассмотрим на примере биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером. Зависимости при постоянном (рис. 1.2) называются проходными характеристиками.

Характеристики биполярного транзистора начинаются при , т. е. справа от точки . В рабочем режиме на вход транзисторов нужно подавать отпирающее напряжение.

Зависимости при постоянном (рис.1.3) называются выходными статическими характеристи­ками транзисторов.

Рисунок 1.2 – Проходные характеристики транзистора

Рисунок 1.3 – Выходные характеристики транзистора

Их разделяют на области слабого и сильного влияния выходного напряжения на ток . Кратко поясним физические причины различного поведения характеристик в областях и [1].

В транзисторах в области , называемой областью насыщения, открывается коллекторный переход, который можно разбить на активную область, расположенную непосредственно напротив эмиттера, и оставшуюся пассивную часть. Пассивная часть представляет собой диод коллектор - база, и при открывании коллекторного перехода ток этого диода замыкается через вывод базы.

Ток активной области коллекторного перехода определяется носителями двух типов: электронов и дырок (соответственно неосновных и основных носителей базы в случае транзистора). Поток электронов, инжектированных из коллектора в базу, направлен навстречу потоку электронов, инжектированных из эмиттера, что приводит к резкому падению тока коллектора. Поток дырок инжектируется из базы в коллектор и протекает по цепи коллектор - база. Таким образом, при открывании коллекторного перехода в режиме насыщения ток базы резко увеличивается, примерно в той же мере, в какой уменьшается ток.

Для описания семейства идеализированных характеристик биполярных транзисторов (рис.1.2, 1.3) используют следующие параметры:

Ø крутизну линии граничного режима ;

Ø крутизну характеристики коллекторного тока при . Чаще эту величину называют усилением транзистора по току в схеме с общим эмиттером;

Ø напряжение отсечки, т.е. напряжение на базе , при котором имеет место отсечка коллекторного тока.