Статические характеристики транзисторов, как и электронных ламп, представляют собой графически выраженную зависимость между напряжениями на электродах и токами, протекающими в них. Они также являются основой при графических расчетах схем и определении статических параметров транзисторов. Но в трехэлектродной лампе статические характеристики устанавливали зависимость между тремя величинами: напряжением на управляющей сетке, напряжением на аноде и анодным током, причем сеточный ток большей частью не учитывался, так как лампа обычно работает при отрицательном напряжении на сетке.
При построении же статических характеристик транзисторов надо учитывать четыре связанные между собой величины: входные и выходные токи и напряжения. При этом следует иметь в виду, что в зависимости от схемы включения транзисторов входные и выходные величины различны. Так, например, в схеме с общим эмиттером входным током будет ток базы, а входным напряжением Uбэ. В схеме с общей базой входным током является ток эмиттера, входным же напряжением по-прежнему остается Uбэ.
Поскольку в транзисторах взаимно связаны четыре величины, то при анализе работы схем и при расчетах пользуются двумя семействами характеристик. Наиболее широкое применение находят входные и выходные характеристики для схем включения с общим эмиттером и с общей базой.
 |
Статические характеристики транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, и схема для их снятия приведены на рис. 87. Различают входные и выходные характеристики. Входной характеристикой транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, называется зависимость тока базы от напряжения на базе при постоянном напряжении на коллекторе: Iб = φ (Uбэ) при Ur' = сonst. Рис 87. Схема для снятия статических характеристик транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером (а) и статические характеристики транзистора П-13: входные (б) и выходные (в). |
Схема для снятия характеристик транзистора очень похожа на схемы, рассмотренные ранее для снятия характеристик ламп, и пояснения не требует. Только следует иметь в виду, что напряжение источников питания обычно составляет: Е1 - десятые доли вольта, Е2 - десятки вольт.
Когда напряжения Uбэ и Uкэ равны нулю (потенциометры П1, и П2 находятся в крайнем нижнем положении), на эмиттерном и коллекторном переходах действуют только контактные разности потенциалов; ток базы и ток коллектора отсутствуют, хотя имеются токи неосновных носителей. Неосновные носители (электроны) из базы попадают как в эмиттер, так и в коллектор, а дырки из эмиттера и коллектора— в базу, но эти токи измеряются единицами микроампер, и поэтому в большинстве случаев их не учитывают.
Если потенциометры П1 и П2 поставить в средние положения, то на эмиттерном переходе будет действовать прямое напряжение, а на коллекторном — обратное. Теперь значительное количество электронов эмиттера будет преодолевать потенциальный барьер эмиттерного перехода. Эти электроны, попадая в базу, создадут ток базы и ток коллектора. Чем больше напряжение на базе, тем ниже потенциальный барьер между эмиттером и базой. Ток эмиттера возрастает, а это приводит к увеличению тока базы и тока коллектора. Чем ниже напряжение на коллекторе, тем больше ток базы, так как при меньшем напряжении на коллекторном переходе большая часть электронов, поступивших из эмиттера в базу, образует ток базы.
Выходные характеристики транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, устанавливают связь между током коллектора и напряжением между коллектором и эмиттером при постоянном токе базы:
Iк = φ(Uкэ) при Iб = const.
Если напряжение на коллекторе отсутствует и если к базе приложено некоторое положительное напряжение, то это же напряжение оказывается приложенным как к эмиттеру, так и коллектору. Потенциальные барьеры эмиттерного и коллекторного переходов снизятся. Электроны из эмиттера проникнут в базу, и значительная часть их будет диффундировать даже в коллектор. Точно так же электроны из коллектора поступают в базу и даже в эмиттер.
Ток базы образуют электроны коллектора, поступившие в базу, но не попавшие в эмиттер, и электроны эмиттера, не диффундировавшие в коллектор.
Ток коллектора определяется разностью полного электронного тока из коллектора и части электронного тока эмиттера, который попадает в коллектор из базы. Практически электронные потоки, поступающие в коллектор и покидающие его, можно считать одинаковыми, поэтому при Uк = 0 ток коллектора отсутствует.
 |
С увеличением напряжения на коллекторе до значения │Uк│≈│Uб│ ток коллектора резко возрастает, так как при этом образуется обратный переход на коллекторном переходе, и электронный поток из коллектора в базу исчезает. Дальнейшее увеличение напряжения на коллекторе уже не вызывает увеличения коллекторного тока, поскольку электронный поток, определяющий этот ток, почти не меняется. Семейства статических входных и выходных характеристик транзистора, включенного по схеме с общей базой, изображены на рис. 88. Рис. 88. Семейства входных (а) н выходных (б) характеристик транзистора, включенного по схеме с общей базой. |
Выходная характеристика, снятая при Iэ=0, соответствует обычной вольт-амперной характеристике р—n-перехода, который включен в обратном направлении. Через коллекторный переход протекает ток неосновных носителей базы и коллектора, представляющий собой начальный ток коллектора. Чем больше ток эмиттера, тем больше и ток коллектора. Это объясняется тем, что ток коллектора определяют более 90% основных носителей тока, поступающих из эмиттера в базу. Поэтому Iк≈Iэ. Напряжение Uбк почти не влияет на ток коллектора. Однако увеличение его, превышающее некоторое предельное значение пред» недопустимо, так как возникает опасность перегрева транзистора.
Как указывалось выше, ток через коллекторный переход равен разности основных носителей, диффундировавших из эмиттерного перехода в коллектор, и основных носителей коллектора. Когда эти токи становятся равными, характеристика пересекает ось абсцисс — ток коллектора стновится равным нулю. Дальнейшее увеличение прямого напряжения на коллекторе приводит к резкому возрастанию тока обратного направления. Транзистор выходит из строя.
Входные характеристики представляют собой обычные вольт-амперные характеристики р—n-перехода. Особенной нелинейностью отличается начальный участок этих характеристик.
