Статичен режим на биполярен транзистор Статичен режим – подадени са постоянни токове и напрежения, липсва товарно съпротивление. Статичните характеристики дават връзката между токовете и напреженията, характеризиращи дадена схема(ОБ, ОЕ, ОК) във вид на графики в статичен режим. Видове статични характеристики – получават се в зависимост кои токове и напрежения са приети за независими променливи. 1. Изходни характеристики: 2. Входни характеристики: 3. Характеристики на предаване (усилване) по ток: 4. Характеристика на обратна връзка по напрежение: І. Статични характеристики на транзистор, включен по схема ОБ На фиг.1 е показана схемата за измерване на статичните характеристики на биполярен транзистор, включен по схема обща база. При схема обща база входното напрежение и входният ток са съответно напрежението UEB и IE, а изходното напрежение и изходният ток- UCB и IC. 1. Изходни характеристики. На фиг.2 са показани изходните статични характеристики при различни стойности на емитерния ток (има вид на волт-амперна характеристика на PN-преход, включен в обратна посока). Вижда се, че тези характеристики са почти успоредни на абцисната ос, което показва, че колекторният ток IC слабо зависи от колекторното напрежение. • Уравнение на колекторния ток: 1.1 При IE=0 => IC=ICBO При IЕ=0 протича обратният колекторен ток ICBO (при нарастване на колекторното напрежение). 1.2 При UCB=0, IE≠0 => IC≠0 При UCB=0 IC не е равен на 0. Причината за това е високоомната база. За да стане той равен на нула, е необходимо да се подаде подаде на колекторния преход отрицателно напрежение от порядъка на 0.6-0.9V (за силициеви транзистори). 1.3 При IC=0 Колекторният ток е равен на нула само в точките на пресичане на характеристиките (с прекъсната линия) с абцисната ос. При по- нататъшното увеличаване на UCB IC рязко се увеличава и променя посоката си. • Наклон на характeристиките- минимален. Дължи се на ефекта на Ерли (модулация на базата, вътрешна обратна връзка в транзистора)при по- високи напрежения на колектора базата се стеснява, рекомбинацията в нея намалява и поголям процент от инжектираните дупки в базата достигат колектора- UCB XB ϰ α IC . 2.Входни характеристики. На фиг.4 са представени входни статични характиристики на тразистор вклчен по схeма обща база. Характеристиките представляват характеристиката на един реален PN преход, свързан в права посока. От фигурата се забелязва слабото влияние на колекторното напрежение върху емитерния ток (дължи се на ефект на Ерли). Напрежението UEB на транзисторите е малко (0.1-0.3V при Ge, 0.6-0.9V при Si). При по- големи напрежения от тези, емитерният ток може да стане недопустимо голям, да настъпи топлинен пробив и в резултат на това транзисторът да си повреди. На фиг.5 е паказан началният участък на характеристиките в по- голям мащаб. При UCB=0 характеристиката минава през началото на координатната система, докато при колекторно напрежение различно от нула тя се отмества и при UEB=0 в емитерната верига протича ток I’E. При запушен транзистор и при напрежение UCB=0 протича така нареченият обратен ток на емитерния преход IEO. 3.Характеристики на предаване по ток. На фиг.5 са показани характеристиките на усилване по ток. Зависимостта между изходния и входния ток се дава от уравнението за колекторния ток за схема ОБ: Зависимостта е линейна. Ъгловият коефициент на този права представлява диференициалният коефициент на предаване по ток α. От уравението се вижда, че при IE=0 протича обратен колекторен ток ICBO. Така, че характеристиките не започват от началото на координатната система- фиг6. 4.Характеристики на обратна връзка по напрежение. На фиг.6 са дадени характеристиките на обратна връзка по напрежение. Наклонът на характеристиките показва слабата зависимост на напрежението UEB от напрежението UCB, която се дължи на ефекта на модулация на базата. С увеличаване на емитерния ток характеристиките се сгъстяват, което се дължи на нелинейността на входните характеристики (характеристиките на обратна връзка по напрежение се получават от входните характеристики). ІІ. Статични характеристики на транзистор, ключен по схема ОЕ Схема на измерването: 1.Изходни характеристики. На фиг.6 са дадени изходните статични характеристики на биполярен транзистор, стързан по схема общ емитер. Характеристиките са почни хоризонтални- при малки колекторни напрежения (под 0.5V) колекторният ток силно зависи от колекторното напрежение, а след това той почти не зависи от него. • Уравение на колекторния ток: Когато базовият ток е равен на нула, колекторният ток е равен на обратния колекторен ток: ICEO=(1 β)ICBO. При по-малко UCE от 0.4V преходът колектор-база се оказва включен в права посока и всички характеристики се сливат в една линия, съответстваща на съпротивление на насищане на транзистора rcsat, наляво от която той е в режим на насищане (saturation). 2.Входни характеристики. На фиг.7 са дадени входните характеристики на биполярен транзистор, свързан по схема общ емитер. Те приличат на тези на схема обща база, но при увеличаване на UCE се местят надясно поради ефекта на Ерли. Входната характеристика е нелинейна, т.е. базовият ток зависи експоненциално от приложеното входно напрежение. 3.Характеристики на предаване по ток. На фиг.8 са показани характеристиките на усилване по ток. Зависимостта между изходния и входния ток се дава от уравнението за колекторния ток за схема ОE: Наклонът на характеристиките определя коефициента на усилване по ток . При базов ток равен на нула протича обратния колекторен ток за схема общ емитер ICEO. Следователно характеристиките на започват от началото на координатната система. 4.Характеристики на обратна връзка по напрежение. На фиг.9 са представени характеристиките на обратна връзка по напрежение на биполярен транзистор, свързан по схема общ емитер. Те представляват почти хоризонтални прави линии, което показва, че при постоянен базов ток базовото напрежение се влияе слабо от колекторното напрежение.