Коллектора напряжение

Рассмотрим динамический режим транзистора, работающего по схеме с ОЭ ( 6.13). При работе транзистора совместно с нагрузкой RH, включенной в цепь коллектора, напряжение источника питания ?к распределяется между нагрузкой и переходом коллектор — эмиттер (С/кэ) : ?к = f/кэ + АсЯн. поэтому ток коллектора изменяется по линейному закону в соответствии с выражением /к = (?к — 1/кэУЯн- Графическая зависимость /к = f (t/кэ) представляет собой прямую линию, которая называется нагрузочной прямой. Для исследования свойств транзистора в динамических режимах нанесем нагрузочную прямую на семейство выходных статических характеристик ( 6.13, б). Точка пересечения нагрузочной прямой с осью токов совпадает с точкой, для которой удовлетворяется условие 1кКн — ?к-

2. Включение (отпирание) ТК. Входной сигнал изменяет свою полярность с отрицательной на положительную. Повышение базового потенциала вызывает открытие эмиттерного перехода и перевод транзистора в активный режим. Фронт и срез импульса формируются высокочастотными составляющими сигнала, поэтому при скачкообразном изменении входного сигнала1 проявляются частотные свойства транзистора. Ток коллектора изменяется по экспоненциальному закону с постоянной времени 9i = CK-Ru, где Ск — барьерная емкость коллекторного перехода,.

Влияние этих токов на работу транзистора различно. Постоянные составляющие приводят к смещению рабочих точек и перераспределению плотности тока по площади эмиттера. Кроме того, следует учесть, что сопротивление, через которое проходят постоянные токи, модулировано — под действием переменного напряжения коллектора изменяется ширина области объемного заряда коллекторного перехода, что приводит к изменению толщины базы, т. е. сечения, через которое проходят постоянные токи. Прохождение постоянных токов через переменное сопротивление приводит к проявлению переменного напряжения, которое прикладывается к р-п-переходам транзистора, приводя к появлению обратной связи.

Эта зависимость напряжения t/K_3 от тока изображена на 22-7,6 в виде прямой линии CD, которая называется нагрузочной характеристикой. С помощью этой характеристики и семейства характеристик может быть определена рабочая точка транзистора, т. е. его коллекторный ток и напряжение на нем при заданном токе базы. Например, при токе базы /61 рабочая точка определится как Точка А пересечения соответствующей характеристики транзистора с нагрузочной характеристикой. При изменении управляющего тока базы /е, например, от значения 1^\ до /бз ток коллектора изменяется в соответствии с нагрузочной характеристикой от значения, соответствующего точке А, до значения в точке В. Такая работа транзистора на нагрузочной характеристике называется работой «в активной зоне» и принципиально ничем не отличается от работы электронной лампы.

При /K^SS/KI полярность напряжения на ОПЗ коллектора изменяется с обратной па прямую (t/к >0), т. е. транзистор входит в режим своеобразного насыщения, когда роль сопротивления коллекторной нагрузки выполняет вы-сокоомный коллекторный слой толщиной WK,. В этом случае из р-базы в некоторую часть высокоомного «-слоя инжектируются дырки, глубокому проникновению которых в «-область препятствует токовое поле Е'. Накопление дырок (и в равном количестве электронов) приводит к ликвч-

Увеличение тока эмиттера означает переход от точки 4 к точке 5 на 11, б. С повышением коллекторного напряжения при постоянном токе эмиттера ток коллектора изменяется незначительно. Небольшое увеличение тока iK (переход от точки 5 к точке 6 на 11, б) обусловлено расширением коллекторного перехода при увеличении приложенного к нему обратного напряжения, приводящим к сужению базы и уменьшению рекомбинации в ней ( 11, г). Уменьшение рекомбинации вызывает рост коэффициента передачи а и увеличение тока коллектора согласно уравнению (9).

В зависимости от того, какой участок характеристик пересекает линия нагрузки, различают три режима работы транзистора: активный режим, режим насыщения и режим отсечки. Активным называется режим, в котором ток коллектора изменяется пропорционально изменению тока базы. Такой режим имеет место при изменении тока базы от t'6 = /б. отс до 16 = /6. нас ( 13, б). В активном режиме эмиттер имеет положительный, а коллектор — отрицательный потенциал относительно базы. Распределение концентрации дырок в базе, соответствующее активному режиму, показано на 12, д.

Обратный ток коллектора, как и всякий обратный ток запертого р — «-перехода, в большой степени зависит от температуры. Таким образом, нестабильность температуры в конечном счете приводит к изменению режима работы транзистора. При изменении температуры на 10 °С обратный ток коллектора изменяется в германиевых триодах в два, а в кремниевых — в два с половиной раза. Но при 20 °С обратный ток коллектора кремниевых триодов на один — два

транзистора с нагрузочной характеристикой. При изменении управляющего тока базы /6, например, от значения /61 до /63 ток коллектора изменяется в соответствии с нагрузочной характеристикой от значения, соответствующего точке А, до значения в точке В. Такая работа транзистора на нагрузочной характеристике называется работой «в активной зоне» и принципиально ничем не отличается от работы электронной лампы.

Следует иметь в виду, что при записи ток коллектора изменяется в соответствии с потенциалом сигнальной пластинки, так как число вторичных электронов, уходящих с мишени, определяется потенциалом развертываемого элемента, т. е. в процессе записи выходной ток (ток коллектора) оказывается промоделированным входным сигналом, причем полярность выходного сигнала в процессе записи совпадает с полярностью входного сигнала. Эта особенность позволяет использовать потенциалоскоп с барьерной сет-