СТАВРОПОЛЬСКОЕ ВЫСШЕЕ ВОЕННОЕ ИНЖЕНЕРНОЕ УЧИЛИЩЕ СВЯЗИ

Кафедра радиоэлектроники

«УТВЕРЖДАЮ»
НАЧАЛЬНИК КАФЕДРЫ					Экз.№
полковник В.НИКУЛИН
		199 г.

ЛЕКЦИЯ

по учебной дисциплине

Электронные, твердотельные приборы и микроэлектроника

для курсантов

2 –х курсов факультетов 1,2,3.

Тема:

№ 6

Биполярные транзисторы

Лекция

№ 14

Характеристики и параметры биполярных транзисторов

Обсуждено на заседании кафедры (ПМК)

199 г.

Протокол №

Ставрополь 1997 г.

Учебные и воспитательные цели:
Время …………………………………………………………………………………...	90 мин.
Учебно-материальное обеспечение
Распределение времени лекции
Вступительная часть …………………………………………………………………...	3 мин.
Проверка готовности курсантов к лекции ……………………………………………	5 мин.
Учебные вопросы лекции 1. Статические характеристики биполярных транзисторов. 2. Транзистор как активный линейный четырехполюсник. 3.Физические параметры транзисторов. Заключение ………………………………………………………………………….….	3 мин.
Задание курсантам для самостоятельной работы ……………………………………	3 мин.

Задание курсантам для самостоятельной учебной работы, список рекомендуемой литературы и методические указания

Использованная при подготовке лекции литература

	Лекцию разработал
	доцент кафедры № 5 полковник В. Пакин
" " 1997 г.

1. Статические характеристики биполярных транзисторов

Возможность использования транзисторов в устройствах радиоэлектроники определяется электрическими свойствами, определяющими их поведение в качестве элементов электрической схемы.

Электрические свойства транзисторов можно выразить различными методами. Два из них отличаются принципиально, другие можно рассматривать как разновидности.

Первый метод основан на представлении транзистора как четырехполюсника, свойства которого характеризуются взаимной зависимостью токов и напряжений на электродах. Эти зависимости можно получить экспериментально и изобразить графически в виде так называемых (семейств) статических характеристик. Применяя известные графические и графоаналитические методы, используя статические характеристики, можно производить расчет транзисторных схем.

В условиях работы при малых сигналах, когда рабочие участки характеристик допустимо считать линейными, связь между переменными составляющими напряжений и токов в цепях транзистора выражается системой из двух линейных уравнений, которые можно рассматривать как уравнения некоторого линейного четырехполюсника, эквивалентного транзистору. При этом коэффициенты при независимых переменных, являющихся внешними параметрами эквивалентного четырехполюсника, считают параметрами транзистора. Эти параметры позволяют анализировать транзисторные схемы методами, разработанными в теории линейных четырехполюсников.

Второй метод выражения электрических свойств транзистора заключается в том, что на основе определенных представлений о его внутренней структуре и физических процессах, протекающих в нем, транзистор моделируется какой-либо электрической схемой, содержащей комбинацию активных и пассивных элементов и отражающей с требуемой точностью его электрические свойства. Элементы такой схемы подбирают так, чтобы они не зависели от частоты, тогда их удобно использовать в качестве параметров транзистора. Так как такие схемы более или менее четко связаны с физическими явлениями в транзисторе и технологическими особенностями, то их и соответствующие им параметры принято называть физическими.

1. Статические характеристики биполярных транзисторов

Характеристики транзистора, включенного по схеме с общей базой.

В

Рис.1. Входные характеристики транзистора в схеме с ОБ

ходные характеристики. Семейство входных статических характеристик транзистора, включенного по схеме с общей базой (I_э =(U_эб) при U_кб = const), представлено на рис.1,а.

О

Иногда эти характеристики называют эмиттерными, поскольку ток I_э и напряжение U_эб относятся к эмиттерной цепи.

бщий характер этих зависимостей определяется p-n переходом эмиттера, включенным в прямом направлении. Поэтому по внешнему виду входные характеристики похожи на прямые ветви вольт-амперной характеристики диода.

Условие U_кб = 0 означает короткое замыкание коллектора с базой. При этом в транзисторе сохраняется обычное распределение тока эмиттера между коллектором и базой:

I к  AIэ = Iкp; Iб  (1–A)Iэ = Iэn +Iэрек.

(1)

Ток I_к0 отсутствует.

При подаче отрицательного коллекторного напряжения эмиттерная характеристика веерообразно смещается влево.

То, что коллекторное напряжение влияет на положение эмиттерной характеристики, свидетельствует о наличии в транзисторе внутренней обратной связи: напряжение на коллекторе влияет на концентрацию носителей около него и изменяет толщину базы из-за изменения толщины коллекторного перехода. Эти причины приводят к увеличению градиента концентрации неосновных носителей (дырок) в базе с увеличением абсолютной величины напряжения на коллекторе.

На рис.1,б начальные участки эмиттерных характеристик изображены в увеличенном масштабе. Характеристика, снятая при U_кб = 0, проходит через начало координат. При U_кб  0 и U_эб = 0 (эмиттер замкнут с базой) обратный ток коллектора I_к0 создает на распределенном активном сопротивлении базы напряжение I_к0, которое целиком приложени к эмиттерному переходу, что вызывает появление незначительного прямого тока эмиттера и соответствующее смещение эмиттерных характеристик влево от начала координат.

Выходные характеристики транзисторов в схеме с общей базой (ОБ) представляют собой зависимость I_к =(U_кб) при I_э = const. Их можно также называть коллекторными характеристиками транзистора с общей базой.

О

Рис. 2. Выходные характеристики транзистора в схеме с ОБ

бщий характер этих зависимостей аналогичен обратной ветви вольт-амперной характеристики диода, так как коллекторный переход включен в обратном направлении.

Характеристика при I_э = 0 является обычной характеристикой полупроводникового диода, образованного областями базы и коллектора.

При появлении тока эмиттера ток коллектора увеличивается на I_кp = AI_э. Поэтому можно утверждать, что любая коллекторная характеристика, снятая при I_э = const 0, подобна обычной характеристике полупроводникового диода, смещенной по оси обратного тока на I_кp.

Характеристики транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером.

В

Рис.3. Входные характеристики транзистора в схеме с ОЭ.

ходные характеристики представляют собой зависимости I_б =(U_бэ) при U_кэ = const (рис.3). Общий характер этих зависимостей аналогичен характеру входных характеристик транзистора, включенного по схеме с общей базой, так как ток базы является суммой обратного тока коллектора I_к0 и рекомбинационной составляющей, которая примерно пропорциональна току эмиттера и представляет собой малую часть эмиттерного тока.

Смещение входных статических характеристик вправо в выбранной системе координат при увеличении абсолютного значения напряжения на коллекторе связано с уменьшением общего количества неосновных носителей в базе и, следовательно, с уменьшением количества рекомбинирующих носителей. Поэтому уменьшается составляющая тока базы, обусловленная рекомбинацией, при постоянном напряжении между базой эмиттером.

При наличии напряжения на коллекторе и токе базы, равном нулю, на выводе базы существует напряжение, что объясняется падением напряжения на сопротивлении p-n перехода эмиттера. Поэтому входные статические характеристики для схемы с общим эмиттером заходят в IV квадрант при U_кэ  0.

В

Рис.4. Выходные характеристики транзистора в схеме с ОЭ

ыходные характеристики представляют собой зависимость I_к =(U_кэ) при I_б = const (рис.4). Общий характер этих зависимостей аналогичен характеру обратной ветви вольт-амперной характеристики диода, так как большая часть напряжения источника питания выходной цепи падает на p-n переходе коллектора, включенном в обратном направлении. Выходная характеристика при I_б = 0 проходит через начало координат и в активной области (при U_кэ  1 В ) определяется током I_кэ0BI_к0, где B – интегральный коэффициент передачи тока базы. При увеличении тока базы она смещается относительно характеристики при I_б = 0 вверх на величину BI_б и по сравнению с характеристиками, снятыми в схеме с ОБ при условии I_э = const, имеют примерно в  раз больший наклон, то есть наблюдается большая зависимость тока коллектора от напряжения на коллекторе.