Физические параметры используются при замене транзисторов их эквивалентными схемами. В этих схемах они отражают свойства эмиттерного и коллекторного переходов транзистора. С физическими параметрами связаны системы других параметров, характеризующие работу транзистора как в статическом режиме, так и в режиме малого и большого сигналов.

Достоинство физических параметров состоит в том, что они не зависят от способа включения транзистора в схему. Некоторые из физических параметров невозможно измерять непосредственно, поэтому на практике пользуются внешними малосигнальными параметрами, которые будут рассмотрены ниже.

§ 5.5. Статические характеристики транзистора

Режим транзистора определяется токами и напряжениями в его входных и выходных цепях. Статические характеристики отражают зависимость между токами и напряжениями во входных и выходных цепях. Различают входные Увх =ф( вх) при [/вых=const и выходные /вых=ф( вых) при /Bx=const характеристики, а также прямой передачи /бых=ф(/вх) при вых=соп51 и обратной связи по напряжению вх=ф(вых) при /вх = СОП81.

При расчете транзисторных цепей достаточно иметь семейства входных и выходных характеристик. Характеристики прямой передачи и обратной связи можно построить по семействам входных и выходных характеристик. Рассмотрим характеристики транзисторов в наиболее распространенных схемах включения с общей базой и общим эмиттером.

Схема с общей базой. Схема для снятия статических характеристик с ОБ изображена на рис. 5.6. Милливольтметр U1 в цепи эмиттера в схеме выбирается с высоким сопротивлением. Если внутреннее сопротивление прибора U1 мало, истинное значение тока транзистора h=h-Uselrs, где I/ - показания миллиамперметра; f/эб - напряжение на эмиттере; Гв - сопротивление милливольтметра.

Малые напряжения Ue при снятии начальной области выходных характеристик измеряют милливольтметром U2, подключенным непосредственно к коллектору (показано на схеме штриховыми линиями) или рассчитывают t/кб = {/к-/ка, где к - измеренное

Рис. 5.6. Схема для испытания транзистора с общей базой

WD 750 гОО Z50Ugg,MB D,6 0,itD,Z0 h

кбтак

Рис. 5.7. Входные и выходные характеристики в схеме с общей базой

напряжение; /ка - падение напряжения на миллиамперметре А2 с сопротивлением Гц.

Плавное изменение напряжений на электродах достигается кас-кадно включенными потенциометрами R3R4. Малое (десятые доли вольта) напряжение на эмиттере устанавливается потенциометром R2 с небольшим (десятки ом) сопротивлением и резистором R1, обеспечивающим небольшое (до 1 В) напряжение на потенциометре. Полярность источников питания на электродах устанавливается в соответствии со структурой транзистора.

Входные характеристики транзистора р-п-р в схеме с ОБ выражают зависимость /э=<р(/эб) при ?7кб = const (рис. 5.7, а). В активном режиме работы транзистора с увеличением прямого напряжения L/эб снижается потенциальный барьер в эмиттерном переходе, увеличивается инжекция неосновных носителей через переход hp и /э„, поэтому возрастает ток эмиттера h=hp + hn [см. /э= =ф(/эб) при г7кб = 0].

При {7кб=0 входная характеристика идентична ВАХ реального диода. В области малых значений t/эб, недостаточных для компенсации энергетического барьера, ток Ig изменяется по экспоненциальному закону. При относительно большом токе 1э высота потенциального барьера мала, поэтому влияние перехода ослабляется и экспоненциальная зависимость вырождается. В этом режиме ток h в основном определяется сопротивлением базы и характеристика приближается к линейной.

При подаче отрицательного коллекторного напряжения С/кб увеличится ширина коллекторного перехода (см. рис. 5.3, е), следовательно, уменьшится щирина базы Шб, возрастет градиент концентрации неосновных носителей в базе, вследствие чего (при постоянном t/эб) будет возрастать ток h и характеристика смещается вверх (идет более круто).

Выходные характеристики транзистора р-п-р в схеме с ОБ представляют зависимость /к=(р(1/кб) при /э=соп81 (рис. 5.7, б).

Для активного режима аналитически эта зависимость представлена уравнением (5.12). Характеристика при /э=0 и Ukc<0 пред-

ставляет обычную ВАХ обратного тока перехода. В этом режиме при /э=0 (обрыв цепи эмиттера) ток /к=/кбо [см. (5.7)]. Значение этого неуправляемого тока определяется неосновными носителями базовой (/кор) и коллекторной (/коп) областей. В нормальных условиях обратный ток /кбо мал. С повышением температуры он заметно возрастает.

При /э>0 увеличивается концентрация дырок в базе и их перенос к коллекторному переходу, вследствие чего возрастают экстракция дырок в коллектор и ток (характеристики идут выше по мере увеличения 1э).

Выходной ток /к в схеме с ОБ слабо зависит от напряжения на коллекторе Uk6- При постоянном токе, но /э>0 характеристики имеют очень малый наклон к оси абсцисс. Он обусловлен изменением (модуляцией) ширины базы. С увеличением напряжения f/кб увеличивается ширина коллекторного перехода 1, следовательно, уменьшаются ширина базы Шб и вероятность рекомбинации дырок в ней,, поэтому несколько возрастают коэффициент передачи /i2i6 и ток /к. При больших отрицательных Uk6 возможно лавинное умножение носителей в коллекторном переходе, что влечет резкое увеличение тока /к (см. изгиб характеристик кверху в области больших /кб)-Перерастание лавинного пробоя в тепловой влечет порчу прибора. На семействе выходных характеристик изображена кривая максимально допустимой мощности Ркмакс, рассеиваемой коллектором. Она ограничивает значения /к и t/кб областью дозволенных режимов транзистора, лежащей ниже кривой Ркмакс-

При напряжении на коллекторе ?7кб=0 в коллекторном переходе действует некоторое электрическое поле за счет контактной разности потенциалов. Будучи ускоряющим для дырок базы, оно втягивает их в область коллектора, создавая ток /к-

В режиме насыщения кб>0 (см. область характеристик слева от начала координат на рис. 5.7, б) высота потенциального барьера в коллекторном переходе уменьшается (ниже еУконт); открывается коллекторный переход и через него возникает встречная инжекция основных носителей из коллекторной и базовой областей; ток /к резко спадает до нуля.

Характеристики прямой передачи тока /к=ф(/э) при ?7кб= = const можно построить по выходным характеристикам. Для этой цели на семействе выходных характеристик (см. рис. 5.7, б) проводят ряд вертикальных линий с заданным интервалом значений кб- Затем отмечают точки пересечения со статическими характеристиками и определяют значения токов /к и h при выбранном значении кб- По полученным значениям /к и /э строят зависимость /к=ф(/э) при LK6=const (рис. 5.8, а).

Характеристики обратной связи эб=ф(/кб) при /3=const строят по семейству входных характеристик (см. рис. 5.7, а). Для этой цели на входных характеристиках проводят ряд горизонтальных линий с заданным интервалом токов /э- Затем находят координаты точек пересечения (t/эб и t/кб) и по ним строят характеристики t/эб=ф(t/кб) при /3=const (рис. 5.8, б). Если задана лишь одна