Постоянные времени коллекторного перехода в схеме с ОБ и ОЭ одинаковы: Тк= СкбГкб=Скэкэ.

Приведенные.схемы хорошо отражают структуру транзистора и содержат физически обоснованные параметры.-Недостаток физических параметров заключается в том, что их невозможно непосредственно замерять, поскольку внутренняя точка Б (см. рис. 5.18, б) недоступна для подключения измерительных приборов. Поэтому в основу расчета физических параметров положены результаты измерений малосигнальных параметров, определяемых со стороны внешних зажимов транзистора.

§ 5Л0. Работа транзистора в импульсном режиме

Биполярные транзисторы часто используются в импульсных и переключающих схемах. В переключающих схемах транзистор работает в режиме большого сигнала, а в импульсных- в режимах усиления как малого, так и большого сигнала.

Предположим, на вход транзисторного каскада (рис. 5.20, а) в исходном режиме подано обратное напряжение Us, при котором эмиттерный переход закрыт (режим отсечки). При этом рабочая точка О находится на пересечении нагрузочной прямой АВ со статической характеристикой, снятой при токе базы -/б=/кбо. Ток в цепи коллектора мал {1к-0), а напряжение на коллекторе и Кб близко к значению напряжения источника (рис. 5.20, б).

Если изменить полярность напряжения во входной цепи, эмиттерный переход включается в проводящем направлении, возрастает и становится положительным ток базы. Рабочая точка быстро переместится по нагрузочной прямой из области отсечки в область больших значений управляющего тока базы h и тока коллектора /к. Транзистор при этом из режима отсечки (точка О) сначала переходит в активный режим (участок ОВ), а затем (в области точки В) - в режим насыщения. Ток в режиме насыщения /кнас велик, а напряжение f/кнас мало.

Изменяя полярность управляющего напряжения или тока во входной цепи, можно переключать транзистор из закрытого в открытое состояние. Такая схема будет выпoJгнять функции переклю-

(5) Ik* &е

Ifi нас

Рис. 5.20. Схема транзистора ключа и положение рабочей точки на семействах характеристик

a) Is

Job •D.ii нас

IliSC

Рис. 5.21. Эпюры токов и распределение носителей в базе в ключевом режиме

чательного элемента (бесконтактного прерывателя тока) в цепи нагрузки. Длительность переходных процессов зависит от амплитуды импульсного сигнала, подаваемого на вход транзистора, и физических параметров транзисторов.

Большинство импульсных схем строится на основе транзистора с ОЭ. Рассмотрим физические процессы в р-п-р транзисторе с ОЭ в режиме малого сигнала.

1. В исходном режиме транзистор находится в режиме отсечки Jинтepвaл времени О-(рис. 5.21, а)], управляющий ток базы -/об равен току покоя в коллекторной цели /кбо, т. е. -/об=/кбо (см. рис. 5.21, б). Распределение носителей в базе иллюстрирует кривая / (рис. 5.21, е).

2. В момент 1 на базу подается прямое управляющее напряжение и полярность управляющего тока /б меняется. По истечении некоторого времени задержки начинает возрастать ток /к и достигает значения 0,1/кнас (см. рис. 5.21, б). По мере открытия эмиттерного перехода увеличивается концентрация дырок в базе у эмиттерного перехода (кривая 2 на рис. 5.21, в). Одновременно (в интервале времени /ыр) происходит увеличение концентрации дырок у коллекторного перехода до равновесного значения Рп, (кривая 3) и нарастание тока коллектора до значения /к=0,9/кнас.

3. В коллекторной цепи включена нагрузка, поэтому уход дырок во внешнюю цепь ограничен, вследствие чего концентрация дырок в базе вблизи коллекторного перехода превысит равновесную Рп„ <кривая 4 на рис. 5.21, е). При накоплении дырок в базе наступит компенсация отрицательного объемного заряда у коллекторного перехода, снизится потенциальный барьер и усилится экстракция неосновных носителей из базы в коллектор. Транзистор перейдет в режим насыщения, при котором ток в коллекторной цепи /кнас= =EIRs остается неизменным (см. рис. 5.21, б), а напряжение на коллекторе f/кнас снижается (см. точку В на рис. 5.20, б).

4. При смене полярности управляющего сигнала на входе транзистора изменится полярность управляющего тока /б (момент 2

на рис. 5.21, а), начнется рассасывание дырок в базе в течение /рас (см. рис. 5.21, б), снизится их концентрация у эмиттерного и коллекторного переходов (кривая 5 на рис. 5.21, е). Транзистор некоторое время (пока концентрация дырок у переходов не снизится до равновесной р„„) продолжает работать в режиме насыщения, поэтому ток в цепи коллектора снижается медленно до 0,9/кнас-

5. Когда концентрация дырок у переходов достигает равновесной рп„ один или оба перехода окажутся включенными в обратном направлении, транзистор переходит в режим отсечки. При этом концентрация дырок у переходов снижается до нуля (кривая 6 на рис. 5.21, в), процесс рассасывания дырок ускоряется, ток /к в интервале времени ten спадает до 0,1 /кнас-

Работу транзистора с импульсными сигналами (см. рис. 5.21, б) характеризуют: время задержки ts, нарастания тока /нр, включения вкл=4+ыр, рассасывания неосновных носителей /рас, спада тока /сп, выключения транзистора /выкл=/рас+сп- Скорость переключения определяется амплитудой и формой входного управляющего импульса и физическими параметрами транзистора (емкостью переходов, временем жизни неосновных носителей т, скоростью диффузии дырок и др.), определяющими его инерционность при работе с сигналами высокой частоты.

При наличии в цепи коллектора нагрузки /?н напряжение на коллекторном переходе меняется в течение переходного процесса переключения, барьерная емкость перезаряжается, что увеличивает длительность переходного процесса. Постоянная времени переходного процесса

Хоэ = + к21эКСк. (5-38)

Время нарастания и время спада связаны с постоянной времени соотношением /нр= СП Тоэ- Следовательно, длительность переходных процессов переключения (включения и выключения) зависит не только от параметров транзистора, но и от сопротивления нагрузки в цепи коллектора. В заключение отметим, что в схеме с ОБ переходные процессы имеют в (1-)-/г21э) раз меньшую длительность, чем в схеме с ОЭ.

§ SAi. Зависимость параметрев и характеристик транзистора

от режима работы

Основные параметры предельных режимов. Параметры транзистора существенно зависят от электрического режима работы. Основными параметрами транзистора в предельных режимах являются: максимально допустимые обратные напряжения кб макс на коллекторном и f/эбмакс На эмиттерном переходах; максимально допустимый ток коллектора /к макс) максимально допустимая мощность рассеяния коллектора Ркмакс. превышение предельных режимов, равно как и работа в совмещенном, (например, по току и на-