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
=https://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=https://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
.