Биполярные транзисторы

3.2. Схемы включения и режимы работы биполярного транзистора. В зависимости от того, какой электрод транзистора является общим для входной и выходной цепей, различают три схемы включения. Потенциал общего электрода принимается за нулевой (земля). Отсчет напряжений на остальных электродах производится относительно точки нулевого потенциала. На рис. 3.2, а показана схема включения транзистора с общей базой (ОБ), на рис. 3.2, б — схема с общим эмиттером (ОЭ), на рис. 3.2, в — схема с общим коллектором (ОК).

Рис. 3.2. Схемы включения биполярных транзисторов: с общей базой (а); с общим эмиттером (б); с общим коллектором
В зависимости от полярности внешних напряжений, подаваемых на электроды транзистора, различают следующие режимы его работы.
Активный режим — эмиттерный переход смещен в прямом направлении (открыт), а коллекторный — в обратном направлении (закрыт).
можно построить, используя семейство выходных характеристик.
Ха рактеристики обратной связи. Семейство статических характеристик обратной связи транзистора, характеризующее зависимость U_эб=f(U_кб), при I_э=const, представлено на рис.3.8.
Характеристика обратной связи имеет отрицательный наклон, что связано с уменьшением ширины базы и тока рекомбинации, а также с ростом градиента концентрации носителей тока эмиттера при увеличении абсолютного значения напряжения U_кб. Так как
Рис. 3.8. Семейство статических характеристика снимается при постоянном токе
характеристик обратной связи в эмиттера, то необходимо уменьшать инжекцию
схеме с ОБ носителей из эмиттера в базу посредством
снижения U_эб. Характеристики обратной связи можно построить, используя семейство входных характеристик.
Статические характеристики транзистора в схеме с ОЭ. 
На рис.3.9 представлена схема включения транзистора в схеме с ОЭ. Семейство входных характеристик U_бэ=f(I_б), при U_кэ=const представлено на рис.3. 10.

Рис. 3.9. Включение транзистора Рис. 3.10. Семейство статических входных
в схеме с общим эмиттером характеристик в схеме с ОЭ
При отсутствии внешнего напряжения U_кэ=0 входная характеристика представляет собой вольтамперную характеристику двух параллельно включенных p-n переходов. Это соответствует режиму насыщения транзистора.
При увеличении напряжения U_кэ коллекторный переход включается в обратном направлении и транзистор переходит в активный режим работы. Увеличение U_бэ приводит к росту рекомбинации носителей в базе, и при некотором напряжении U_бэ ток базы становится равным нулю (I_б=0), а характеристика смещается в сторону оси напряжений.
Выходные характеристики транзистора в схеме с общим эмиттером представлены на рис.3.11 и выражают зависимость I_к=f(U_кэ) при I_б=const. В схемах с ОЭ и ОК управляющим является входной ток — ток базы I_б.
При токе базы, равном нулю, в коллекторной цепи протекает обратный ток, величина которого равна I_кэо, и выходная характеристика представляет собой характеристику обратно-смещенного перехода. Транзистор работает в режиме отсечки в области, расположенной ниже данной характеристики.
При наличии входного тока базы и небольшого напряжения |U_кэ|<|U_бэ| коллекторный переход открыт и транзистор работает в режиме насыщения, ток коллектора резко возрастает, что соответствует крутому восходящему участку выходных характеристик.
Если |U_кэ|>|U_бэ|, транзистор из режима насыщения переходит в активный режим. Рост коллекторного тока замедляется, характеристика идет более полого. Небольшой рост I_к на пологом участке обусловлен:
1) уменьшением ширины и тока базы I_б (уменьшается рекомбинация носителей в базе) при увеличении U_кэ. Для поддержания постоянного
Рис. 3.11. Семейство значения тока базы необходимо увеличивать U_бэ,
статических выходных что приводит к росту токов эмиттера и коллектора;
характеристик в схеме с ОЭ 2) увеличением напряжения на коллекторном
переходе, что приводит к росту ударной ионизации в нем и возрастанию тока коллектора. При больших значениях U_кэ возможен электрический пробой p-n перехода.
Характеристики прямой передачи представлены на рис.3.12, выражают зависимость I_к=f(I_б) при U_кб=const.
Отклонение их от прямой линии определяется нелинейностью изменения коэффициента передачи тока базы h_21б от режима работы транзистора. При напряжении на коллекторе, отличном от нуля, характеристики прямой передачи сдвинуты по оси ординат на величину I_кэо.
Эти характеристики можно построить из семейства выходных характеристик.

Рис. 3.12. Семейство статических Рис. 3.13. Семейство статических
характеристик прямой передачи с ОЭ характеристик обратной связи в схеме с ОЭ
Характеристики обратной связи представлены на рис.3.13 и выражают зависимость U_эб=f(U_кэ), при I_б=const.
При небольших напряжениях U_кэ характеристики имеют восходящий участок, соответствующий режиму насыщения транзистора. Пологий участок характеристик обратной связи соответствует активному режиму работы транзистора. Эти характеристики получаются простым графическим перестроением семейства входных характеристик.