- •Физические основы электроники
- •200 800, 200 900, 201 000, 201 100, 201 200, 201 400
- •Содержание
- •Введение
- •1 Основы теории электропроводности полупроводников
- •1.1 Общие сведения о полупроводниках
- •1.1.1 Полупроводники с собственной электропроводностью
- •1.1.2 Полупроводники с электронной электропроводностью
- •1.1.3 Полупроводники с дырочной электропроводностью
- •1.2 Токи в полупроводниках
- •1.2.1 Дрейфовый ток
- •1.2.2 Диффузионный ток
- •1.3 Контактные явления
- •1.3.2 Прямое включение p-n перехода
- •1.3.3 Обратное включение р-п-перехода
- •1.3.4 Теоретическая вольтамперная характеристика p-n перехода
- •1.3.5 Реальная вольтамперная характеристика p-n перехода
- •1.3.6 Емкости p-n перехода
- •1.4 Разновидности электрических переходов
- •1.4.1 Гетеропереходы
- •1.4.2 Контакт между полупроводниками одного типа электропроводности
- •1.4.3 Контакт металла с полупроводником
- •1.4.4 Омические контакты
- •1.4.5 Явления на поверхности полупроводника
- •2 Полупроводниковые диоды
- •2.1 Классификация
- •2.2 Выпрямительные диоды
- •2.3 Стабилитроны и стабисторы
- •2.4 Универсальные и импульсные диоды
- •2.5 Варикапы
- •3 Биполярные транзисторы
- •3.1 Принцип действия биполярного транзистора. Режимы работы.
- •3.1.1 Общие сведения
- •3.1.2 Физические процессы в бездрейфовом биполярном
- •3.2 Статические характеристики биполярных транзисторов
- •3.2.1 Схема с общей базой
- •3.2.2 Схема с общим эмиттером
- •3.3 Дифференциальные параметры биполярного транзистора
- •3.4 Линейная (малосигнальная) модель биполярного транзистора
- •3.5 Частотные свойства биполярного транзистора
- •3.6 Способы улучшения частотных свойств биполярных транзисторов
- •3.7 Работа транзистора в усилительном режиме
- •3.8 Особенности работы транзистора в импульсном режиме
- •3.8.1 Работа транзистора в режиме усиления импульсов малой амплитуды
- •3.8.2 Работа транзистора в режиме переключения
- •3.8.3 Переходные процессы при переключении транзистора
- •4 Полевые транзисторы
- •4.2 Полевой транзистор с изолированным затвором
- •Литература
- •Физические основы электроники
3.2 Статические характеристики биполярных транзисторов
Обычно анализируют входные и выходные характеристики БТ в схемах с общей базой и общим эмиттером. Для определенности и преемственности изложения будем рассматривать p-n-p-транзистор.
3.2.1 Схема с общей базой
Семейство входных характеристик схемы с ОБпредставляет собой зависимостьIЭ=f(UЭБ) при фиксированных значениях параметраUКБ- напряжения на коллекторном переходе (рисунок 3.5,а).
-
а)
б)
Рисунок 3.5 Входные (а) и выходные (б) характеристики БТ в схеме включения с ОБ
При UКБ= 0 характеристика подобна ВАХp-n-перехода. С ростом обратного напряженияUКБ(UКБ< 0 дляp-n-p-транзистора) вследствие уменьшения ширины базовой области (эффект Эрли) происходит смещение характеристики вверх:IЭрастет при выбранном значенииUЭБ. Если поддерживается постоянным ток эмиттера (IЭ =const), т.е. градиент концентрации дырок в базовой области остается прежним, то необходимо понизить напряжениеUЭБ, (характеристика сдвигается влево). Следует заметить, что приUКБ< 0 иUЭБ= 0 существует небольшой ток эмиттераIЭ0, который становится равным нулю только при некотором обратном напряженииUЭБ0.
Семейство выходных характеристик схемы с ОБпредставляет собой зависимостиIК=f(UКБ) при заданных значениях параметраIЭ(рисунок 3.5,б).
Выходная характеристика p-n-p-транзистора приIЭ= 0 и обратном напряжении |UКБ< 0| подобна обратной ветвиp-n-перехода (диода). При этом в соответствии с (3.11)IК=IКБО, т. е. характеристика представляет собой обратный ток коллекторного перехода, протекающий в цепи коллектор - база.
При IЭ> 0 основная часть инжектированных в базу носителей (дырок вp-n-pтранзисторе) доходит до границы коллекторного перехода и создает коллекторный ток при UКБ= 0 в результате ускоряющего действия контактной разности потенциалов. Ток можно уменьшить до нуля путем подачи на коллекторный переход прямого напряжения определенной величины. Этот случай соответствует режиму насыщения, когда существуют встречные потоки инжектированных дырок из эмиттера в базу и из коллектора в базу. Результирующий ток станет равен нулю, когда оба тока одинаковы по величине (например, точка А' на рисунок 3.5,б). Чем больше заданный токIЭ, тем большее прямое напряжение UКБтребуется для полученияIК= 0.
Область в первом квадранте на рис. 3.5,б, где UКБ< 0 (обратное) и параметрIЭ> 0 (что означает прямое напряжениеUЭБ) соответствует нормальному активному режиму (НАР). Значение коллекторного тока в НАР определяется формулой (3.11)IК=IЭ+ IКБО. Выходные характеристики смещаются вверх при увеличении параметраIЭ. В идеализированном транзисторе не учитывается эффект Эрли, поэтому интегральный коэффициент передачи токаможно считать постоянным, не зависящим от значения |UКБ|. Следовательно, в идеализированном БТ выходные характеристики оказываются горизонтальными (IК=const). Реально же эффект Эрли при росте |UКБ| приводит к уменьшению потерь на рекомбинацию и росту. Так как значениеблизко к единице, то относительное увеличение а очень мало и может быть обнаружено только измерениями. Поэтому отклонение выходных характеристик от горизонтальных линий вверх “на глаз” не заметно (на рисунке 3.5,б не соблюден масштаб).