43.Статистические входные и выходные вольт-амперные характеристики биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером. Транзистор в схеме с общим эмиттером

В схеме ОЭ эмиттерный вывод является общим для входной и выходной цепи. - входной ток, - выходной ток.

Рис.11.10 Схема с ОЭ

Коэффициент передачи по току в схеме ОЭ:

; .

,

,

,

То есть в схеме с ОЭ происходит усиление входного тока. У транзисторов «супер-бета» . В это главная полезная особенность схемы ОЭ. Следует сразу отметить, что так как мало отл-ся от 1, а , то даже небольшие изменения приводят к значительным изменениям . Например, , тогда . , тогда . Это обстоятельство определяет заметно большую нестабильность параметров и харак-к транзистора в схеме с общим эмиттером по сравнению со схемой с общей базой. Физика работы транзистора в схемах с общей базой и общим эмиттером одинакова. Процесс управления транзистором током базы можно представить следующим образом:

Так как пренебрежимо мал (объем базы очень мал), а (обратный ток p-n перехода), то при изменении изменяется лишь рекомбинационная составляющая , которая создается дырками, подходящими в базу через омический контакт.

Рис.11.11 Токи в транзисторе в схеме с ОЭ

Тогда при увеличении в базу через базовый контакт будет вводиться дополнительное число дырок . Положительный заряд этих дырок увел-ет потенциал базы, дополнительно подсмещая эмиттерный переход. Дополнительная инжекция эмиттером электронов увел-ет на . При этом электронов пройдет базу и перейдет в коллектор, а - прорекомбинирует с дырками базы. Очевидно, что база транзистора восстановить свою электронейтральность, когда будет выполняться условие , либо в масштабе токов:

.

Следовательно, . Из исходного равенства можно получить, что

Вторая особенность транзистора в схеме с общим эмиттером в том, что выходное напряжение явл-ся суммой падения напряжения на двух переходах: .

Тогда при изменении выходного напряжения должно меняться и наоборот. Но так как в основном активном режиме работы сопротивление прямосмещённого эмиттерного и обратносмещенного коллекторного переходов, а следовательно и резко различны, то непосредственная связь между и почти не сказывается в большинстве режимов работы.

Статические ВАХ транзисторов в схеме с общим эмиттером

Выходная ВАХ в схеме ОЭ: .

Как уже получено, .

При : - сквозной ток транзистора в режиме со свободной ( ) или оборванной базой. Если считать , то от качественно зависит точно также, как и тепловой ток , хотя .Это связано с тем, что в основном перенос-ся неосновными носителями коллектора – дырками, перебрас-ми обратно смещённым коллекторным переходом в базу и так как , то эти дырки также подзаряжают базу положительно, то есть подсмещают эмиттерный переход в прямом направлении, то есть выполняют ту же роль, что и дырки, вводимые током базы в базу при нормальном режиме работы транзистора. То есть выполняет роль базового тока.

Рис.11.12 Токи транзистора в режиме с «оторванной» базой

Очевидно, что . Отсюда .

.

Рис.11.13 Выходные ВАХ транзистора в схеме с общим эмиттером

Рис.11.14 Токи транзистора в схеме с ОЭ

Для уменьшения до на эмиттерный переход необходимо подать запирающее напряжение. Тогда ток будет отводится через базовый вывод. Запертый эмиттерный переход не будет влиять на ток коллектора, то есть , . Очевидно, что при транзистор работает в режиме отсечки. -граница режима отсечки.При , то есть в широком диапазоне напряжений почти постоянный. Но при малых ток начинает уменьшаться. Для объяснения рассмотрим падение напряжения на переходах транзистора, формально представив транзистор в виде двух p-n переходов.

Рис.11.15 Распределение неосновных носителей в базе бездрейфового транзистора

Рис. 11.16. Формальное представление транзистора в виде двух p-n переходов

Точка (1) – оба перехода – коллекторный и эмиттерный смещены в обратном направлении.Точки (2), (4), (5) – так как коллекторный переход смещён в обратном направлении, то . Напряжение с полярностью без скобок. Точка (3) - при напряжение можно считать постоянным, так как от тока это напряжение меняется мало. Поэтому при уменьшении в основном уменьшается , так как . и -становятся соизмеримы и концентрация , но .Когда , то . При этом , вследствие этого будет уменьшаться градиент носителей в базе, а следовательно и ток коллектора. Когда примерно это 0,7÷0,8 В, то , следовательно . Градиент уменьшается, ток уменьшается на . Эта точка (6) соответствует границе режима насыщения. При напряжение изменяет свой знак, коллекторный переход смещается в прямом направлении и начинается инжекция электронов из коллектора в базу. Поток этих электронов компенсирует встречный поток электронов, инжектированных эмиттером, и ток уменьшается – точка (7). Транзистор в этом случае работает в режиме насыщения. При : . Градиент электронов в базе отсутствует и - точка (8).

Рис. 11.17 Распределение неосновных носителей в базе бездрейфового транзистора

В режиме насыщении определяется как и имеет величину десятые доли В (0,1÷0,3В).

Входная характеристика .

Как известно, . . Ток составляет определенную, причем малую часть : . А так как зависит от экспоненциально, то по такому же закону от зависит и ток , а, следовательно, и .При : - оба перехода смещены в прямом направлении, поэтому ток - отсутствует и - следовательно это экспонента идущая из начала координат.

Рис.11.18 Входная ВАХ транзистора в схеме с общим эмиттером

При : , то есть эта экспонента смещается вниз на величину тока

Следует отметить, что при одинаковой величине входного напряжения входной ток в схеме ОЭ в несколько десятков раз меньше, чем в схеме с ОБ - . То есть входное сопротивление в схеме c ОЭ много больше, чем в схеме ОБ.