6.1. Распределение токов в структуре транзистора

Распределение токов в структуре транзистора изображено на рис. 6.5.

Наличие коллекторного перехода П₂, включенного в обратном направлении, обусловливает протекание обратного тока I_ко, появляющегося вследствие дрейфа неосновных носителей заряда. Концентрация неосновных носителей зависит от температуры, следовательно, и ток I_ко зависит от температуры, поэтому этот ток называется тепловым (размерность тока – единицы микроампер). Результирующий ток коллектора при этом равен:

I_к = I_э + I_ко. (6.8)

На основании вышеизложенного можно утверждать, что принцип действия биполярного транзистора основан на создании транзитного (проходящего) потока носителей заряда из эмиттера в коллектор через базу и управлении коллекторным (выходным) током за счет изменения эмиттерного (входного) тока. Следовательно, биполярный транзистор управляется током.

Рис. 6.5. Распределение токов в структуре транзистора

Сопротивление эмиттерного перехода R_э составляет единицы-десятки Ом, поэтому в эту цепь обычно подается небольшое напряжение (U_ЭБ < 1 В). Сопротивление коллекторного перехода R_к составляет сотни кОм – единицы МОм, поэтому: в цепь коллектора подводят большое напряжение (U_БК – единицы-десятки вольт) и в нее можно включать большие внешние сопротивления. Таким образом, R_кR_э.

Вследствие того, что изменение тока эмиттера происходит в цепи с малым сопротивлением, а почти равное ему изменение тока происходит в цепи коллектора, обладающей большим сопротивлением, то мощность, выделяемая на сопротивлении R_к, значительно превышает мощность в цепи эмиттера. Следовательно, транзистор обладает свойством усилителя.

6.2. Схемы включения транзисторов. Статические вах

Транзистор принято рассматривать как четырехполюсник с двумя входными и двумя выходными клеммами (рис. 6.6).

При использовании транзисторов в различных схемах практический интерес представляют зависимости напряжения и тока входной цепи (входные ВАХ) I₁ = f (U₁), при постоянном напряжении на коллекторе (U₂ = const), и напряжения и тока выходной цепи (выходные ВАХ) I₂ = f (U₂), при постоянном значении тока управления (I₁ = const). Статические характеристики снимаются при постоянном токе и отсутствии нагрузки в выходной цепи.

Рис. 6.6. Схема транзистора, представленного в виде четырехполюсника

Входные и выходные ВАХ аналогичны характеристикам полупроводникового диода (рис. 6.7).

Рис. 6.7. Статические вольт-амперные характеристики

биполярного транзистора

Входные характеристики относятся к эмиттерному переходу П₁, который работает при прямом напряжении, поэтому они подобны ВАХ для прямого тока диода. Выходные характеристики относятся к коллекторному переходу П₂, работающему при обратном напряжении, поэтому они подобны обратным ветвям ВАХ диода.

Виды ВАХ зависят от способа включения транзистора. Их существует три: с общей базой (ОБ), общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК). Различие между схемами определяется тем, какой из выводов транзистора является общей точкой входа и выхода каскада. Под входом и выходом каскада понимаются точки, между которыми действуют входное и выходное переменные напряжения.