4.4.2.      Вольт-амперные характеристики схемы с ОЭ

В схеме включения транзистора с ОЭ (рис. 4.9) транзистор представлен в виде структуры с обозначенными внутренними токами.

В схеме с ОЭ вывод эмиттера является общим для входной и для выходной цепей транзистора. Напряжения питания ,  подаются соответственно между базой и эмиттером, а также между коллектором и эмиттером транзистора. Без учета падения напряжения в базовом слое напряжение  определяет напряжение на эмиттерном переходе. Напряжение на коллекторном переходе находят как разность:  – .

Выходные характеристики транзистора в схеме с ОЭ (рис. 4.10, а) определяют зависимость коллекторного тока при  = const:

.

Как и для схемы ОБ, здесь можно выделить три характерные области: I – начальную область; II – относитель­но слабую зависимость  от ; III – пробой коллекторного пе­рехода.

Коллекторные характеристики транзистора в схеме с ОЭ отлича­ются от соответствующих характеристик в схеме с ОБ. В частности, они начинаются из начала координат и участок I (рис. 4.10, а) располагается в первом квадранте. При  = 0 напряжение на коллекторном пе­реходе равно , коллекторный переход открыт и инжектирует дыр­ки в базу. Потоки дырок через коллекторный переход (от коллектора в базу и от эмиттера в коллектор) взаимно уравновешиваются и ток . По мере повышения напряжения в области I прямое напряжение на коллекторном переходе снижается, его инжекция умень­шается и ток  возрастает.

На границе с областью II прямое напря­жение снимается с коллекторного перехода и в области II на пере­ходе действует обратное напряжение. Точке перехода от области I к области II соответствует напряжение  порядка 0,5 – 1,5 В.

Отличие характеристик для схемы с ОЭ в области II покажем, вы­разив в выражении (4.4) ток  через  и ток  в соответствии с формулой (4.2). После замены

на  получаем коллекторные характеристи­ки транзистора в схеме с ОЭ, записанные в аналитической форме:

,           (4.5)

где  – коэффициент передачи то­ка в схеме с ОЭ.

Коэффициент  показывает связь тока коллектора с входным то­ком . Если для транзисторов коэффициент  = 0,9 –  0,99, то ко­эффициент  = 9 – 99. Иными словами, транзистор в схеме с ОЭ дает усиление по току. Это является важнейшим преимуществом вклю­чения транзистора по схеме с ОЭ, чем, в частности, определяется более широкое практическое применение этой схемы включения по срав­нению со схемой с ОБ.

Выражение (4.5) можно переписать в виде:

,                                              (4.6)

где

=http://electrono.ru/wp-content/image_post/tverdolob_electr/pic80_9.gif>;                            .

Так же, как и в схеме с ОБ, коллекторные характеристики имеют некоторый наклон к оси абсцисс (см. рис. 4.10, а), вызванный эффектом модуляции базы. Однако этот наклон в схеме с ОЭ больше, чем в схеме с ОБ, так как малые изменения коэффициента  под действием изме­нения напряжения на коллекторном переходе дают значительные изменения коэффициента:

.

Указанное явление учиты­вается вторым слагаемым в правой части уравнения (4.6). Диффе­ренциальное сопротивление  коллекторного перехода в схеме с ОЭ в

 раз меньше дифференциального сопротивления  в схеме с ОБ и составляет 30 – 40 кОм.

Из принципа действия транзистора известно, что через вывод базы протекают во встречном направлении две составляющие тока (см. рис. 4.9): обратный ток коллекторного перехода () и часть тока эмиттера . Поэтому нулевое значение тока базы (= 0) определяется равенством указанных составляющих токов, т.е.

.

Нулевому входному току соответствуют ток эмиттера:

и ток коллектора:

.

Иными словами, при ну­левом токе базы через транзистор в схеме с ОЭ протекает ток, назы­ваемый начальным или сквозным током  и рав­ный . Этим обусловливается наличие третьей составляю­щей тока  в выражениях (4.5) и (4.6). Таким образом, ток кол­лектора при входном токе, равном нулю, в схеме ОЭ в  раз боль­ше, чем в схеме с ОБ.

Если же эмиттерный переход перевести в непроводящее состояние, т.е. подать напряжение , то ток коллектора снизится до  (см. рис. 4.10, а) и будет определяться обратным (тепловым) током коллекторного перехода, протекающим по цепи база – коллектор. Область характеристик, лежащая ниже характеристики, соответст­вующей = 0, называют областью отсечки.

В схеме с ОЭ более резко выражена неэквидистантность характеристик, так как зависимость коэффициента  от тока эмиттера (коллектора) сильно сказывается на зависимости коэффициента  от тока ().

Входные (базовые) характеристики транзис­тора (рис. 4.10, б) отражают зависимость тока базы от напряжения база-эмиттер при фиксированном напряжении коллектор-эмиттер:

.

При   = 0 входная характеристика соответствует прямой ветви ВАХ двух p-n-переходов (эмиттерного и коллекторного), включенных параллельно. Ток базы при этом равен сумме токов эмиттера и коллектора, работающего в режиме эмиттера.

При < 0  ток базы составляет малую часть тока эмиттера. При определенной величине  подача напряжения < 0  вызывает уменьшение тока , т.е. смещение вниз характеристик относительно кривой со значением = 0. Дальнейшее увеличение абсолютной величины ight=24 src=http://electrono.ru/wp-content/image_post/tverdolob_electr/pic81_18.gif> также смещает характеристики к оси абсцисс вследствие уменьшения тока  из-за эффекта модуляции базы.

В токе  присутствует составляющая . Поэтому при < 0   входные характеристики исходят из точки с отрицательным значением тока базы, равным .