Семейство выходных ВАХ транзистора с ОЭ (рис.17) представляет собой зависимость J К(V К-Э), причем параметром семейства является ток базы J Б. Выходная ВАХ транзистора при фиксированном токе базы имеет два ярко выраженных участка: крутой (начальный) и пологий. Крутой участок соответствует режиму насыщения транзистора, когда базовый ток удовлетворяет условию:
. (82)
Рис. 17. Выходные статические характеристики транзистора, включенного по схеме с ОЭ
При этом оба перехода оказываются в прямом смещении, и уравнение ВАХ на этом участке (в первом приближении) можно записать в виде
, (83)
где r К – так называемое сопротивление насыщения транзистора.
Фактически это есть сопротивление растекания тела коллектора на пути от коллекторного перехода до омического контакта к коллектору. При более пристальном рассмотрении можно показать, что сопротивление r К может зависеть от тока базы, т.е. на этом участке вольт-амперные характеристики могут и не сливаться в одну кривую.
На пологом участке ВАХ (активный режим) может быть описана выражением:
, (84)
где J КЭ0 – начальный ток коллектора транзистора в схеме с ОЭ. По сути дела это обратный ток коллекторного p-n- перехода J КБ0 (см. раздел 7 данного пособия), усиленный самим транзистором (J КЭ0 » h 21E× J КБ0). Если бы коэффициент передачи h 21E не зависел от напряжения на коллекторе, то выходная статическая характеристика транзистора на этом участке изображалась бы горизонтальной линией. Однако из-за эффекта Эрли (изменение ширины активной базы с изменением напряжения на коллекторном переходе) h 21E является возрастающей функцией V КЭ. Наклон характеристики в этом режиме можно характеризовать дифференциальным сопротивлением R K = dV КЭ/ dJ К. Чем больше R K, тем больше можно получить коэффициент усиления по мощности.
При анализе выходных статических характеристик транзистора следует помнить, что существуют следующие ограничения. Во-первых, ограничение на максимальный ток коллектора, связанное с рядом эффектов высокого уровня инжекции. Во-вторых, на максимально допустимое напряжение V К - Э (определяемое электрическим пробоем транзистора) и, в третьих, на максимально допустимую рассеиваемую мощность P max (связанную с эффектом саморазогрева и определяемую тепловым сопротивлением конструкции прибора и условиями эксплуатации).
Семейство входных характеристик транзистора в схеме с ОЭ (рис. 18)
Рис.18. Входные статические характеристики транзистора, включенного по схеме с ОЭ
представляет собой зависимость J Б(V БЭ), причем параметром семейства является напряжение на коллекторе V КЭ.
Начальная входная характеристика (при V КЭ = 0) есть не что иное, как прямая ветвь ВАХ p-n -перехода. Однако следует учесть, что ток базы – это только электронная составляющая полного прямого тока эмиттерного p+-n -перехода, которая целиком расходуется на рекомбинацию с дырками в различных областях транзистора. Если же на коллекторный переход подать обратное смещение, то вследствие расширения ОПЗ коллекторного перехода толщина активной базы уменьшится и, следовательно, уменьшится процесс рекомбинации в активной базе. За счет этого базовый ток при этом же напряжении на эмиттерном переходе будет меньше, и вся ВАХ (при V КЭ < 0) идет ниже.
Интересно, что при V БЭ = 0 и V КЭ < 0 ток базы отрицателен (т.е. течет в другую сторону). Это легко понять, если учесть, что в этом случае течет только обратный ток коллектора и его электронная составляющая течет из коллектора в базу и далее через вывод базы на землю.
