Работа транзистора в импульсном режиме. Эквивалентные схемы, параметры

В импульсных устройствах обычно применяется схема включения транзистора с ОЭ. В импульсном режиме, как правило, открытый транзистор работает в режиме насыщения, а закрытый - в режиме отсечки. В режиме отсечки напряжения смешения на обоих переходах - эмиттерном и коллекторном - отрицательные (U_эб < 0 и U_кб < 0). через них протекают обратные токи (рис.6.11а). Обратный ток эмиттера пренебрежимо мал по сравнению с обратным током коллектора. Ток базы имеет обратный знак, а по абсолютной величине равен току I_к0. В режиме отсечки цепь эмиттера можно считать разомкнутой, а транзистор представлять эквивалентным генератором тока I_к0.

В режиме насыщения (рис.6.116) на обоих переходах напряжения смещения положительны (U_эб > 0 и U_кб > 0) и через них протекает прямые токи. Такой режим можно получить при остаточно большом токе базы. Действительно, при увеличении тока базы увеличивается ток коллектора и падение напряжения на сопротивлении R_K.
Напряжение коллектор-база равно:

U_K6 = -Е_к + I_KR_K + U_6э ≈ -Е_к + BI₆R_K + U_6э.

При выполнении неравенства напряжение U_Kб становится положительным. Данное неравенство часто называется критерием насыщения, а относительное превышение тока базы по сравнению с током насыщения I_б.н. - степенью насыщения

Напряжение, которое необходимо приложить между базой и эмиттером транзистора для достижения определенной степени насыщения при заданном коллекторном токе, называется напряжением насыщения база-эмиттер U_бэ.н. Ток коллектора в режиме насыщения определяется параметрами внешней схемы и называется током насыщения (I_{К Н} = BI_б.н.)

В режиме насыщения в активной и периферийной частях базы (в дрейфовых транзисторах с высокоомным коллектором также в толще коллектора) происходит накапливание избыточного заряда неосновных носителей. Накопление продолжается в течение времени t_нак.

После окончания входного насыщающего импульса тока базы с длительностью и подачи запирающего импульса ток коллектора начинает изменяться через некоторое время, необходимое для рассасывания избыточного заряда. Время рассасывания t_p определяется как интервал времени между моментом окончания насышаюшего импульса тока базы и моментом, когда напряжение на коллекторе достигает уровня 0.1 Ек. Рассасывание неравновесных носителей производится в основном за счет поверхностной и объёмной рекомбинации. Ток базы при этом может значительно превышать величину тока базы в режиме отсечки. Время рассасывания тем меньше, чем меньше степень насыщения и чем больше амплитуда запирающего импульса.

Коллекторный ток начинает спадать с момента выхода транзистора из насыщения. Время спада (задний фронт импульса) t_ф2 тока коллектора от уровня I_к.н. до уровня 0.1I_к.н. под воздействием запирающего изменения тока базы в первую очередь зависит от частотных свойств транзистора τ_B.

В режиме насыщения в базе накапливается избыточный заряд неосновных неравновесных носителей.

На семействе выходных характеристик для схемы с ОЭ (рис.6.9) режим насыщения
соответствует левому крутому участку, где ток коллектора не зависит от тока базы. Так как напряжения U_Kiti.U_kб. и U_эб.н в режиме насыщения малы, то все три электрода насыщенного транзистора можно считать короткозамкнутыми и представлять транзистор в виде единой эквипотенциальной точки.

Переходы транзистора из режима отсечки в режим насыщения и обратно сопровождаются искажениями формы импульса тока коллектора при передаче
скачков базового тока (рнс.6.12). Анализ переходных процессов в схеме с
насыщенными транзисторами чаше всего проводится так называемым методом заряда. В
активной области характеристики временные изменения заряда неравновесных носителей в базе пропорциональны изменениям тока коллектора (где постоянная времени коэффициента передачи тока базы)