Схемы включения БПТ и их свойства

Вид входной и выходной ВАХ зависит от схемы включения транзистора. Есть три схемы включения: с общей базой (ОБ); с общим эмиттером (ОЭ); с общим коллектором (ОК). Название определяется по выводу, являющемуся общимдля входной и выходной цепейхотя бы по переменному току. ВАХ в схемах ОЭ и ОК примерно одинаковы и обычно рассматривают характеристики схем ОЭ и ОБ. Схема ОБ (рисунок 3.21).

Рисунок 3.21 – Схема включения БПТ с ОБ

Входной сигнал в данной схеме не инвертируется. Выходные ВАХ – это зависимость I_k = f(U_кб), рисунок 3.22. В зоне 1: начальная областьI_kлежит левее оси ординат, так как при U_кб = 0 в качестве этого напряжения выступает внутренняя разность потенциалов j₀ перехода коллектор-база. В зоне 2: слабый подъем характеристик при увеличении U_кб появляется, так как при этом уменьшается толщина базы (модуляция толщины базы), уменьшается число рекомбинаций в базе, что ведет к увеличениюa и I_k.

Рисунок 3.22 – Выходные ВАХ схемы с ОБ

Также с увеличением U_кб, увеличивается I_kо. Этот факт характеризуется дифференциальным сопротивлением коллекторного перехода:

. (3.8)

При I_э = 0, I_k – это I_kо. Во второй области, из схемы следует:

. (3.9)

Наличие составляющей I_KО – главная причина температурной зависимости выходных характеристик транзистора. В зоне 3 с увеличением U_кб может произойти тепловой пробой перехода коллектор-база. Максимально допустимое напряжениеU_{кб max} – справочный параметр.

Входные характеристики схемы ОБ – это зависимость i_Б = f(u_эб). Они близки к виду прямой ветви ВАХ диода, рисунок 3.23.

Рисунок 3.23 – Входные характеристики схемы с ОБ

Схема ОЭ, рисунок 3.24. Напряжение на переходе база-эмиттер определятся разностью напряжений U_КЭ и U_БК.

Рисунок 3.24 – Схема включения с ОЭ

Входной сигнал в данной схеме инвертируется. Выходные ВАХ определяются зависимостью I_K = f(U_KЭ) при I_Б = const. Так же, как и для схемы с ОБ, выделяются три области, рисунок 3.25. Но, в отличие от выходной ВАХ схемы ОБ, здесь графики выходят из начала системы координат.

В зоне 1 переход коллектор-база открыт и здесь наблюдаются большие нелинейные искажения усиливаемого сигнала. Эта зона ограничивается примерным значением напряжения U_КЭ = 0,5-1,5 В. В зоне 2, при U_КЭ = 0, переход коллектор-база открыт, и из коллектора и эмиттера инжектируются в базу дырки, где они уравновешивают друг друга и I_K » 0. С увеличениемU_КЭуменьшается прямое напряжение на переходе коллектор-база (которое создавало U_БЭ), и из коллектора инжекция дырок в базу уменьшается, а величинаI_Kувеличивается. На границе зон 1 и 2 переход коллектор-база уже полностью смещен в обратном направлении. Это U_КЭ » 0,5-1,5 В.

Рисунок 3.25 - Выходные ВАХ каскада с ОЭ

В области 2 справедливо выражение:

, (3.10)

где b = I_K/I_Б = a/(1 – a) – коэффициент передачи тока в схеме ОЭ.

Если a лежит примерно в пределах (0,9–0,99), то b» [9–(100–1000)]. То есть в схеме с ОЭ БПТ даёт усиление по току. Область 3 – в ней возможен пробой коллекторного перехода: U_{КБ max ДОП} в 1,5–2 раза меньше, чем в схеме с ОБ.

Входные ВАХ определяются зависимостью I_Б = f(U_БЭ) при U_КЭ = const.