Рассмотрим импульсный режим транзистора с помощью его выходных характеристик для схемы ОЭ. Пусть в цепь коллектора включен резистор нагрузки Rк (рис.4.21).
Рис. 4.21. Импульсная схема с ОЭ
Соответственно этому на рис. 4.22 построена линия нагрузки. До поступления на вход транзистора импульса входного тока или входного напряжения транзистор находится в запертом состоянии (в режиме отсечки), что соответствует точке Q1. В цепи коллектора проходит малый ток IКЭ0, и, следовательно, эту цепь приближенно можно считать разомкнутой. Напряжение источника ЕК почти все полностью приложено к транзистору.
Если на вход подан импульс тока IБmax , то транзистор переходит в режим насыщения и работает в точке Q2. Получается импульс тока коллектора IКmax, очень близкий по значению к EК /RК. Его иногда называют током насыщения. В этом режиме транзистор выполняет роль замкнутого ключа и почти все напряжение источника ЕК падает на RК, а на транзисторе имеется лишь очень небольшое остаточное напряжение в десятые доли вольта, называемое напряжением насыщения UКЭ нас.
Рис. 4.22. Определение параметров импульсного режима транзисторов с помощью выходных характеристик
Хотя напряжение UКЭ в точке Q2 не изменило свой знак, но на самом коллекторном переходе оно стало прямым, и поэтому точка Q2 действительно соответствует режиму насыщения. Покажем это на примере. Пусть имеется кремниевый п - р - п транзистор и UКЭ нас = 0,2 В, а напряжение на базе UБЭ = 0,7 В. Тогда на коллекторе по отношению к базе будет напряжение UКБ = 0,2 - 0,7 = - 0,5 В, т. е. на коллекторном переходе прямое напряжение 0,5 В.
Конечно, если импульс входного тока будет меньше IБmax, то импульс тока коллектора также уменьшится. Но зато увеличение импульса тока базы сверх IБmax практически уже не дает возрастания импульса выходного тока. Таким образом, максимальное возможное значение импульса тока коллектора:
IКmax ≈ ЕК /RК . (4.45)
Помимо IКmax, IБmах и UКЭнас импульсный режим характеризуется также коэффициентом усиления по току В, который в отличие от β определяется не через приращения токов, а как отношение токов, соответствующих точке Q2:
B= IКmax / IБmax <β. (4.46)
На рис. 4.23 показаны графики импульсов входного тока прямоугольной формы и импульса выходного тока при включении транзистора по схеме ОЭ. Как видно, импульс коллекторного тока начинается с запаздыванием на время t3 (время задержки),
Рис. 4.23. Формы импульсов транзистора
что объясняется конечным временем пролета носителей через базу. Этот ток нарастает постепенно в течение времени tф (длительности фронта), составляющего заметную часть τи. Такое постепенное увеличение тока связано с накоплением носителей в базе. Кроме того, носители, инжектированные в базу в начале импульса входного тока, имеют разные скорости и не все сразу достигают коллектора. Время t3 + tф является временем включения tвкл. После окончания входного импульса за счет рассасывания заряда, накопившегося в базе, ток IK продолжается некоторое время tр (время рассасывания), а затем постепенно спадает в течение времени спада tс. Время tр + tс есть время выключения tвыкл. В итоге импульс коллекторного тока значительно отличается по форме от прямоугольного и растянут во времени по сравнению с входным импульсом.
На рис. 4.23 показан еще график тока базы, построенный на основании соотношения IБ = IЭ — IК.
Импульсные транзисторы для работы с короткими импульсами должны иметь малые емкости и тонкую базу.
