Вихідні ВАХ

Вихідними ВАХ є залежності вихідного струму I _К від вихідної напруги U _КБ при постійному вхідному струмі I _Е (рис 9.5.)

.

І _К = a І _Е – І _КБ0 ( - 1) (9.5)

Формула 9.5 відповідає моделі Молла-Еберса, яка буде розглянута в п. 10. З неї може бути отримані значення І _К в різних режимах.

Розглянемо форму вихідних характеристик БТ p-n-p типу (рис 9.5).

Рис. 9.5. Вихідні ВАХ БТ зі СБ

- Вихідна напруга U _КБ = 0.

Якщо вхідний струм І _Е = 0, то і вихідний струм І _К = 0. Тобто в цьому випадку ВАХ починається з начала системи координат І _К = f (U _КБ).

У разі наявності вхідного струму І _Е з’являється вихідний струм І _К (навіть при відсутності вихідної напруги U _КБ = 0), тому що частина дірок із бази потрапляє на колектор, утворюючи струм I _К. Значення I _К збільшується при зростанні струму I _Е.

- Вихідна напруга є прямою U _{КБ пр} < 0.

Якщо U _КБ збільшують, то струм І _К зменшується спочатку до нуля, а потім суттєво зростатиме. Це пояснюється тим, що при прямій напрузі U _КБ, відкривається колекторний перехід і дірки інжектують із колектора до бази. Їх напрямок буде протилежним напрямку інжекції дірок до бази із емітера (у разі прямої напруги на емітерному переході). При деякій напрузі U _КБ потоки дірок до бази із емітера та колектора стають однаковими, струм І _К стає нульовим і з подальшим збільшенням U _КБ змінює знак та стрімко зростає аж до пробою. Тому пряму напругу на колекторі обмежують максимально допустимим значенням.

- Вихідна напруга є зворотною U _{КБ зв} > 0.

Струм І _К майже не залежить від напруги U _КБ і вихідні ВАХ будуть прямими лініями з невеликим нахилом до осі абсцис. Мале їх зростання визначається невеликим збільшенням зворотного струму колекторного переходу І _КБ0 і деяким збільшенням коефіцієнта переносу δ, якій визначається зменшенням товщини бази. Це зменшує кількість рекомбінацій у базі, що при незмінному струмі І _Е зменшує струм І _Б і тому збільшується струм І _К. Отже, одна характеристика відрізняється від іншої вхідним струмом І _Е і мало залежить від вихідної напруги U _КБ. Зі зростанням зворотної напруги U _КБ струм І _К змінюється так, як змінюється зворотна гілка ВАХ p-n переходу.

Відмітимо, що при вхідному струмі І _Е = 0, ВАХ БТ буде мати вид ВАХ p-n переходу і при зворотної напруги U _КБ струм І _К = І _{КБ 0}. Зі збільшенням І _Е вихідні ВАХ переміщуються вгору, що збільшує струм І _К приблизно на приріст

Δ І _Е = І _Е’’ - І _Е’

При середніх значеннях струму І _Е і однакових приростах вихідні ВАХ розміщуються приблизно на однаковій відстані одна від одної, а при малих та великих І _Е – ідуть густіше. Це пояснюється законом зміни коефіцієнта α при різних І _Е.

На рис 9.5 позначені області режимів транзистора зі СБ, які визначаються значеннями U _КБ: І – область насичення (ЕП та КП відкриті), ІІ – область відсічки (ЕП та КП закриті), ІІІ - область активного режиму (ЕП відкритий, КП закритий), IV – область лавинного розмноження дірок в КП (область пробою).

Аналітично ділянки характеристики при І _Е ′′′ можна записати:

при U _КБ = U _{КБ Зв}. I _К= αI _Е ′′′ + I _КБ0, (активний режим)

при U _КБ = U _{КБ Пр}. І _К = a І _Е ′′′ – І _КБ0 ( - 1) (режим насичення)

Рівняння ВАХ транзистора у активному режимі з врахуванням нахилу кривих до осі абсцис можна записати у виді

I _К= αI _Е+ I _КБ0 + ,

де r _К = - опір колектора змінному струму при І _Е = const.

Проте при розрахунках, завдяки великому r _К застосовують спрощену формулу для І _К, яка не враховує нахилу ВАХ, тобто без останнього доданка.

I _К= αI _Е+ I _КБ0, (9.4)

Температурний дрейф вихідних характеристик зі СБ є невеликим (рис. 9.6.). Про це свідчить формула (9.4), де диференційний коефіцієнт передавання струму емітера α слабо залежить від температури, а зворотний струм колектора I _КБ0 хоча і змінюється швидко з ростом температури, але він малий порівняно зі струмом I _К і мало впливає на залежність вихідних характеристик від температури.

Рис. 9.6. Вплив температури на вихідні ВАХ БТ зі СБ

Висновок: малий температурний дрейф вихідних характеристик транзистора в схемі зі СБ пояснюється слабкою залежністю коефіцієнту передавання струму емітера α від температури і відносно малим зворотнім струмом колектора I _КБ0.