Режим отсечки биполярного транзистора

Рис. 7.4 Режим отсечки транзистора n-p-n-структуры

Режим отсечки транзистора n-p-n-структуры показан на рис. 7.4.

В режиме отсечки эмиттерный и коллекторный переходы закрыты. В связи с этим на n-слои транзистора подается «+», а на p-слой подается «-». При этом выполняются неравенства . Так как оба перехода закрыты, то основные носители зарядов не перемещаются. Через переходы текут небольшие токи, обусловленные неосновными носителями.

Инверсный режим биполярного транзистора

Рис. 7.5 Инверсный режим транзистора n-p-n-структуры

Инверсный режим биполярного транзистора n-p-n-структуры показан на рис. 7.5. Инверсный режим симметричен активному. В этом режиме эмиттерный переход закрыт, а коллекторный открыт. Для этого напряжение  подается «-» к n-слою, а «+» к p-слою, а напряжение  подается «+» к n-слою, а «-» к p-слою. Направления токов эмиттера и коллектора определяется по известному правилу «от плюса к минусу». Ток базы направлен в p-слой, навстречу движению электронов.

Электроны как основные носители проходят через открытый коллекторный переход в базу. Там они становятся неосновными носителями, поэтому проходят далее в эмиттер через закрытый переход. Часть электронов в базе рекомбинирует с дырками, создавая ток базы.

Инверсный режим используется редко, так он аналогичен активному режиму. Однако из-за несимметричности структуры биполярного транзистора его характеристики хуже, чем в активном режиме.

Схема с общей базой

Свойства транзистора сильно зависят от того каким образом он включен с точки зрения входного и выходного напряжений. Различают три схемы включения: с общей базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК). Схема с ОБ показана на рис. 7.6.

Рис. 7.6 Схема с общей базой	Рис. 7.7 Схема с общим эмиттером

В схеме с общей базой входное напряжение прикладывается к эмиттеру, а выходное снимается с коллектора. База является общим контактом, относительно которого измеряются входное и выходное напряжения. В общем случае заземление в базе может отсутствовать. При уменьшении входного напряжения  напряжение на эмиттере (n-слой) уменьшается, поэтому эмиттерный переход открывается сильнее и ток коллектора  увеличивается. Аналогично, при увеличении входного напряжения  напряжение на эмиттере возрастает, значит эмиттерный переход закрывается сильнее и ток коллектора увеличивается. Таким образом, в схеме с общей базой увеличение входного напряжения приводит к уменьшению выходного тока, а уменьшение входного напряжения – к увеличению выходного тока.

Схема с общим эмиттером

Схема с общим эмиттером показана на рис. 7.7. В схеме с общим эмиттером (ОЭ) входное напряжение подается в базу, а выходное снимается с коллектора. Эмиттер является общим контактом, относительно которого задаются входное и выходное напряжения. При уменьшении входного напряжения  потенциал в базе (p-слой) уменьшается, поэтому эмиттерный переход закрывается и ток коллектора уменьшается. При увеличении входного напряжения  потенциал в базе возрастает, следовательно эмиттерный переход открывается сильнее и ток коллектора возрастает. Таким образом, в схеме с общим эмиттером  увеличение входного напряжения приводит к увеличению выходного тока, а уменьшение входного напряжения – к уменьшению выходного тока.

Схема с общим коллектором

Рис. 7.8 Схема с общим коллектором

Схема с общим коллектором показана на рис. 7.8. В схеме с общим коллектором (ОК) входное напряжение подается в базу, а выходное снимается с эмиттера. Коллектор является общим контактом, относительно которого отсчитываются потенциалы. При повышении напряжения в базе потенциал на p-слое n-p-n-транзистора увеличивается, поэтому эмиттерный переход открывается сильнее. На коллекторе обычно сформировано некоторое напряжение, которое не дает открыться коллекторному переходу. Следовательно транзистор находится в активном режиме и ток коллектора , а значит и ток эмиттера , увеличиваются. Соответственно при уменьшении входного напряжения, потенциал базы уменьшается, эмиттерный переход закрывается сильнее и токи коллектора и эмиттера уменьшаются.

ВАХ биполярного транзистора

Биполярный транзистор характеризуется двумя ВАХ, вид которых зависит от схемы включения и типа транзистора – n-p-n или p-n-p-структуры. ВАХ биполярного транзистора n-p-n-структуры в схеме с ОЭ показаны на рис. 7.9. Первое слева семейство характеристик называется выходными ВАХ, а второе семейство – входными характеристиками. Из выходных ВАХ видно, что ток коллектора  увеличивается при увеличении тока базы . При увеличении напряжения  ток коллектора сначала растет, а затем становится постоянным. На выходных ВАХ можно выделить пять областей. Область, для которой ток  соответствует режиму отсечки. Область, в которой напряжение  определяет режим насыщения. Область  принадлежит режиму электрического пробоя p-n-перехода. При больших токах и напряжениях мощность электрического сигнала может превысить допустимую. В этом случае при  наступает тепловой пробой, p-n-переходы транзистора разрушаются. Оставшаяся область, ограниченная указанными выше режимами, соответствует активному режиму и обычно является рабочей областью транзистора в усилительном режиме. Также, в ключевых схемах транзистор может работать в режиме насыщения и отсечки.

Рис. 7.9 ВАХ транзистора с ОЭ