Рассмотрим зависимости токов транзистора от входных напряжений, которые одинаковы для схем с ОБ и с ОЭ, но различаются знаками и индексами: .Будем считать, что коллекторный переход закрыт, а на эмиттерный переход подается прямое напряжение, тогда концентрация электронов на границе базы с коллекторным переходом будет равна
Концентрация электронов на границе базы с эмиттерным переходом равна
При увеличении напряжения иЭ.П графики распределения концентрации электронов в базе (рис. 4.8, а) идут более круто, соответственно, возрастают углы наклона касательных в сечениях хр и х'р, а также площадь под графиком п(х). Следовательно, возрастают все токи транзистора (рис. 4.8, 6). Внешне они похожи на характеристики диода, и так же, как в диоде, заметный ток появляется при ивх ≈ 0,6 В (для кремния). В справочниках обычно приводят входные характеристики для двух значений uвых: одно для активного режима, другое для uвых = 0.
В схеме с ОБ при ик6 = 0 график распределения концентрации электронов в базе идет более полого, чем при ик6 > 0 (рис. 4.9, а), поэтому градиент концентрации электронов в сечении хp уменьшается, что свидетельствует об уменьшении тока эмиттера. В результате входная характеристика при ик6 = О идет более полого (рис. 4.9, б). В схеме с ОЭ при uкэ = 0 транзистор переходит в режим насыщения, поэтому концентрация электронов в сечении x’p становится равной п(х'р), как показано на рис. 4.10, а, и площадь под графиком п(х) увеличивается, что свидетельствует об увеличении тока базы. Поэтому входная характеристика сдвигается влево (рис. 4.10, 6).
Представляет интерес начальная область характеристик, в которой существуют весьма малые токи. На рис. 4.11, а показано распределение концентрации п(х) в базе при малых значениях напряжения, а на рис. 4.11, б — зависимости токов от напряжения uвх.
Если напряжение uЭ.П достаточно велико, то график п(х) идет очень круто (кривая 1), поэтому через транзистор протекают большие токи. По мере уменьшения изп график п(х) идет более полого и все токи уменьшаются. При uЭ.П = 0,037 В концентрация п(хр) в соответствии с (4.10) оказывается равной 2пр. В этом случае ток базы становится равным нулю (кривая 2), так как площади S+ и S- одинаковы, а ток iэ равен iK, то есть через транзистор протекает ток IКЭО
Если uЭ.П = 0, то п(хр) =np и график распределения концентрации п(х) проходит ниже nр (кривая 3), причем градиент концентрации в сечении хр не равен нулю. Объясняется это эффектом Эрли, суть которого состоит в следующем. Если бы ширина базы W превышала диффузионную длину электронов Ln, то при отсутствии инжекции в базу со стороны эмиттера и наличии экстракции электронов из базы в область коллектора распределение избыточной концентрации электронов должно было бы изменяться по экспоненциальному закону и в сечении хр градиент концентрации был бы равен нулю. Но при этом не было бы передачи тока эмиттера в цепь коллектора. Поэтому в транзисторах ширина базы меньше диффузионной длины электронов, но при этом градиент концентрации в сечении хр не равен нулю, следовательно, в цепи эмиттера существует ток. Чем меньше ширина базы, тем больше градиент концентрации в сечении хр и тем больше ток iэ.
Таким образом, при uЭ.П = 0 в транзисторе существуют токи iэ, iк и i6. При подаче на ЭП обратного напряжения величина п(хр) становится меньше равновесной концентрации np, и при некоторой величине напряжения uЭ.П градиент концентрации в сечении хр становится равным нулю (кривая 4), а следовательно, ток эмиттера также становится равным нулю. В этом случае в соответствии с (4.3) iк = IКБО, а iб=- IКБО
При дальнейшем увеличении отрицательного напряжения uЭ.П концентрация п(хр) еще более уменьшается, а градиент концентрации в сечении хр меняет знак (кривая 5), поэтому ток эмиттера становится отрицательным.