Расчет выходной характеристики биполярного транзистора

Расчет выходной характеристики Jк = f(Vбк) проводится на основе уравнений Эберса-Молла:

J_Э = - a_I , (1а)

J_К = a_N - . (1б)

Jб = (1-a_N) + (1-a_I) . (1в)

Здесь J’_эо и J’_ко – токи насыщения или обратные токи БЭ и БК переходов, определяемые соотношениями:

= ,

= ,

где: a_N = χγ_N – коэффициент усиления биполярного транзистора по току для нормального включения биполярного транзистора; χ – коэффициент переноса

= ;

γ_N - коэффициент эмиттерной инжекции для нормального включения биполярного транзистора

γ_N = ;

α_I = χγ_N – коэффициент усиления биполярного транзистора по току для инверсного включения биполярного транзистора; γ_I - коэффициент коллекторной инжекции для инверсного включения биполярного транзистора

γ_I = ;

L_n = - диффузионная длина электронов в базе; Х_Э, Х_Б, Х_К – ширина соответственно: эмиттера, базы, коллектора; D_Р – коэффициент диффузии дырок в эмиттере и коллекторе; D_n – коэффициент диффузии электронов в базе; N_Э, N_Б, N_К – концентрации примеси в эмиттере, базе, коллекторе.

Выходными или коллекторными характеристиками является семейство зависимостей:

J_К = f (V_БК) с параметром J_Э.

Эта зависимость выводится из уравнений (1). После несложных преобразований можно получить:

J_К = a_NJ_Э – J_КО . (2)

где J_КО = (1 - a_Na_I)J’_КО.

Семейство выходных характеристик при разных значениях J_Э представлено на рис.2.

Из рисунка видно два резко различных режима работы транзистора: активный режим – 1-й квадрант; режим насыщения или двойной инжекции – 2-й квадрант.

Пусть V_БК <0 и ½ V_БК ½>3 j_T, то есть напряжение на БК переходе достаточно велико. Тогда вторым слагаемым в (2) можно пренебречь и семейство выходных характеристик представляет собой ряд горизонтальных прямых, отвечающих различным значениям тока эмиттера J_Э. Причем ток J_К не зависит от V_БК. Как видно из (2), J_К определяется коэффициентом усиления по току a_N в схеме с ОБ. Величина a_N тем выше, чем больше g - коэффициент эмиттерной инжекции и c - коэффициент переноса.

При прямых смещениях БК перехода, то есть в режиме насыщения, вторым членом в (2) пренебрегать уже нельзя. Поэтому происходит спад J_К при неизменном токе J_Э. Это результат встречной инжекции электронов в базу со стороны коллектора. При напряжении

ток коллектора J_К становится равен нулю.

Значение V_БЭ, которое нужно приложить к БЭ переходу для получения требуемого тока J_Э, определяется соотношением:

V_БЭ = j_Тln .

Дата добавления: 2015-07-25