Характеристики транзистора при включении с общим эмиттером

На рис. 3.3, а показаны входные характеристики биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером – зависимость тока базы I _Б от напряжения U _БЭ.

При U _КЭ < U _БЭ (обычно эта ВАХ приводится при U _КЭ = 0) транзистор переходит в режим насыщения, когда в прямом направлении смещены оба перехода, поэтому при том же напряжении U _БЭ базовый ток увеличивается, так как через базу текут токи обоих переходов. При U _КЭ> U _БЭ коллекторный переход смещен в обратном направлении и напряжение на нем практически не влияет на прямой ток перехода база-эмиттер. Эти обстоятельства позволяют на семействе входных ВАХ приводить только две характеристики: одну при U _КЭ = 0, другую при U _КЭ, равном одному, двум или пяти вольтам. Выходные ВАХ биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером показаны на рис. 3.3, б. Общий характер этих зависимостей аналогичен характеру обратной ветви ВАХ диода, так как большая часть напряжения U _КЭ падает на коллекторном переходе, смещенном в обратном направлении. Однако, в отличие от выходных характеристик схемы с общей базой, выходные характеристики схемы ОЭ имеют значительно больший наклон, то есть наблюдается большая зависимость вы
ходного тока от выходного напряжения.

Так как управляющим током в схеме с общим эмиттером является ток базы, уравнение (3.2), связывающее токи транзистора, удобно представить в виде:

. (3.3)

Выразив из этого уравнения ток коллектора через ток базы, получим:

. (3.4)

Здесь b – статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером. Чем ближе коэффициент a к единице, тем больше коэффициент b. Типовые значения b – от нескольких десятков до ста и более.

Характеристика при I _Б = 0 выходит из начала координат и имеет вид обратной ветви ВАХ диода. Этот режим работы транзистора равнозначен его работе с оборванной базой. Условие I _Б = 0 соответствует равенству нулю результирующего тока базы, складывающегося из тока источника U _БЭ и противоположного ему по направлению обратного тока перехода база-коллектор I _К0. При этом в транзисторе от коллектора к эмиттеру протекает ток I _КЭ0, называемый сквозным. Этот ток больше, чем I _К0:

I _КЭ0 = I _К0 + β I _К0= (β +1) I _К0. (3.5)

Это объясняется тем, что часть напряжения источника U _КЭ приложена к эмиттерному переходу в прямом направлении. Вследствие этого возрастает ток эмиттера и почти на столько же возрастает ток коллектора. При высоких температурах и использовании германиевых транзисторов с высоким b обрыв базы в работающей схеме может привести к выходу транзистора из строя из-за чрезмерно большого сквозного тока.

Если I _Б > 0, выходные характеристики расположены выше, чем при I _Б = 0, и тем выше, чем больше ток I _Б. На выходных характеристиках схемы с ОЭ четко видны две области. Справа от линии граничного режима – активная область, где эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный – в обратном. Слева от линии граничного режима находится область насыщения, где оба перехода смещены в прямом направлении. Необходимо обратить внимание на то, что в этой схеме напряжение на переходе коллектор-база равно разности напряжений коллектор-эмиттер и база-эмиттер, т.е. U _КБ = U _КЭ – U _БЭ, поэтому насыщение транзистора наступает при положительном напряжении U _КЭ.