Входные и управляющие характеристики

Рассмотрим зависимости токов транзистора от входных напряжений, которые одинаковы для схем с ОБ и с ОЭ, но различаются знаками и индексами: .Будем считать, что коллекторный переход закрыт, а на эмиттерный переход подается прямое напряжение, тогда концентрация электронов на грани­це базы с коллекторным переходом будет равна

Концентрация электронов на границе базы с эмиттерным переходом равна

При увеличении напряжения иЭ.П графики распределения концентрации электро­нов в базе (рис. 4.8, а) идут более круто, соответственно, возрастают углы наклона касательных в сечениях хр и х'р, а также площадь под графиком п(х). Следователь­но, возрастают все токи транзистора (рис. 4.8, 6). Внешне они похожи на характе­ристики диода, и так же, как в диоде, заметный ток появляется при ивх0,6 В (для кремния). В справочниках обычно приводят входные характеристики для двух значений uвых: одно для активного режима, другое для uвых = 0.

В схеме с ОБ при ик6 = 0 график распределения концентрации электронов в базе идет более полого, чем при ик6 > 0 (рис. 4.9, а), поэтому градиент концентрации электро­нов в сечении хp уменьшается, что свидетельствует об уменьшении тока эмиттера. В результате входная характеристика при ик6 = О идет более полого (рис. 4.9, б). В схеме с ОЭ при uкэ = 0 транзистор переходит в режим насыщения, поэтому концен­трация электронов в сечении x’p становится равной п(х'р), как показано на рис. 4.10, а, и площадь под графиком п(х) увеличивается, что свидетельствует об увеличении тока базы. Поэтому входная характеристика сдвигается влево (рис. 4.10, 6).

Представляет интерес начальная область характеристик, в которой существуют весьма малые токи. На рис. 4.11, а показано распределение концентрации п(х) в базе при малых значениях напряжения, а на рис. 4.11, б — зависимости токов от напряжения uвх.

Если напряжение uЭ.П достаточно велико, то график п(х) идет очень круто (кри­вая 1), поэтому через транзистор протекают большие токи. По мере уменьшения изп график п(х) идет более полого и все токи уменьшаются. При uЭ.П = 0,037 В кон­центрация п(хр) в соответствии с (4.10) оказывается равной 2пр. В этом случае ток базы становится равным нулю (кривая 2), так как площади S+ и S- одинако­вы, а ток iэ равен iK, то есть через транзистор протекает ток IКЭО

Если uЭ.П = 0, то п(хр) =np и график распределения концентрации п(х) проходит ниже nр (кривая 3), причем градиент концентрации в сечении хр не равен нулю. Объяс­няется это эффектом Эрли, суть которого состоит в следующем. Если бы ширина базы W превышала диффузионную длину электронов Ln, то при отсутствии инжекции в базу со стороны эмиттера и наличии экстракции электронов из базы в область коллектора распределение избыточной концентрации электронов долж­но было бы изменяться по экспоненциальному закону и в сечении хр градиент концентрации был бы равен нулю. Но при этом не было бы передачи тока эмиттера в цепь коллектора. Поэтому в транзисторах ширина базы меньше диффузион­ной длины электронов, но при этом градиент концентрации в сечении хр не равен нулю, следовательно, в цепи эмиттера существует ток. Чем меньше ширина базы, тем больше градиент концентрации в сечении хр и тем больше ток iэ.

Таким образом, при uЭ.П = 0 в транзисторе существуют токи iэ, iк и i6. При подаче на ЭП обратного напряжения величина п(хр) становится меньше равновесной концен­трации np, и при некоторой величине напряжения uЭ.П градиент концентрации в се­чении хр становится равным нулю (кривая 4), а следовательно, ток эмиттера также становится равным нулю. В этом случае в соответствии с (4.3) iк = IКБО, а iб=- IКБО

При дальнейшем увеличении отрицательного напряжения uЭ.П концентрация п(хр) еще более уменьшается, а градиент концентрации в сечении хр меняет знак (кри­вая 5), поэтому ток эмиттера становится отрицательным.