CARACTERISTICILE STATICE ALE TRANZISTOARELOR CU JONCTIUNI

CARACTERISTICILE STATICE ALE TRANZISTOARELOR CU JONCTIUNI

Caracteristicile statice ale tranzistoarelor exprima interdependenta dintre tensiunile si curentii ce caracterizeaza un anumit regim de functionare. Cele mai folosite sunt urmatoarele categorii de caracteristici statice:

- caracteristicile de iesire exprima dependenta curentului de iesire, la variatia tensiunii de iesire, pentru diferite valori ale curentului, respectiv ale ten­siunii de intrare:

- caracteristicile de intrare arata variatia curentului de intrare in functie de tensiunea de intrare, pentru diferite valori ale tensiunii de iesire:

- caracteristicile de transfer reprezinta dependenta curentului de iesire in functie de curentul, respectiv tensiunea de intrare, pentru diferite valori ale ten­siunii de iesire:

In cataloage se prezinta, de multe ori, unele din aceste caracteristici intr-un plan cu patru "cadrane'. in acest plan, pe axa ox in sensul pozitiv este redata tensiunea de iesire si pe axa oy in sens pozitiv, curentul de iesire; astfel, in ca­dranul (in sens trigonometric) se reprezinta caracteristicile de iesire.

Pe axa ox negativa este redat cu­rentul de intrare, deci in cadranul II se traseaza caracteristica de transfer in curent.

Pe axa oy negativa se reprezinta tensiunea de intrare, deci in cadranul III se reda caracteristica de intrare.

In cadranul IV se poate trasa de­pendenta intre tensiunaa de intrare si cea de iesire, pentru diferite valori ale curentului de intrare. In figura 4.5 se reprezinta caracteristicile unui tranzistor de tip pnp* in montaj EC. In practica se folosesc atat montaje BC, cat si EC, dar cele mai utilizate montaje sunt de tip EC, caracteristi­cile din cataloage fiind de obicei redate pntru acest mod de conexiune

Fig. 4.5 Caracteristicile unui transistor de tip pnp in montaj emitor comu

Fig. 4.6. Montaj pentru ridicarea ca­racteristicilor statice ale unui tranzis­tor pnp, in conexiunea cu baza co­muna.

1. Caracteristicile statice ale tranzistorului in conexiunea cu baza comuna

Pentru ridicarea acestor caracteristici se utilizeaza montajul din figura 4.6, care indica sursele de polarizare si aparatele de masura folosite pentru urmarirea valorilor tensiunilor si curentilor.

. Caracteristicile de iesire

Pentru cazul:

alura caracteristicilor este retiata in figura 4.7, a.

Cele trei regimuri principale pot fi localizate pe planul caracteristicilor astfel:

- Regimul activ normal este caracterizat de u_CB < 0 si i_E > 0. Este redat de drepte aproximativ echidistante, la aceeasi crestere a curentului de emitor cu va-

rlori i_C - i_E.

Regimul de saturatie este dat de u_CB > 0, i_E > 0.

Se observa scaderea rapida, pana la anulare, a curentului de colector pentru valori mici ale tensiunii u_CB.

Regimul de taiere este caracterizat de u_CB < 0, i_E< 0.

Pentru cazul:

alura caracteristicilor este redata in figura 4.7, b.

a    b

Fig. 4.7. Caracteristicile de iesire ale unui tranzistor pnp in conexiune BC:

a - i_C = f(u_CB ) cu i_E = const.; b - i_C = f(u_CB ) cu u_EB = const.

Deosebirile care apar intre aceasta familie de caracteristici si cea dinainte constau in faptul ca in regim activ normal dreptele nu mai sunt echidistante pen­tru aceleasi cresteri ale curentului de emitor.

. Caracteristicile de transfer sunt reprezentate in figura 4.8, a si b.

Pentru cazul:

i_C = f(u_EB ) cu u_CB = const

se constata o dependenta neliniara intre curentul de iesire si tensiunea de intrare.

Pentru cazul:

i_C = f(i_E ) cu u_CB = const

se observa ca graficul reprezinta aproximativ o dreapta, care nu pleaca din ori­gine. In adevar, din a doua ecuatie fundamentala a tranzistorului cu BC (rela­tia 4.7), reiese ca pentru I_E = 0, I_C = I_CBo ≠ 0. Coeficientul de proportionalitate (tg φ) al dreptei este α.

. Caracteristicile de intrare:

I_E= f(u_EB ) cu u_CB = const

Deoarece i_E ~ i_C, alura acestor caracteristici este foarte apropiata de cea a ca­racteristicilor de transfer din figura 4.8, a. Se observa ca graficul este asema­nator celui ce reda caracteristica unei diode semiconductoare, deoarece joncti­unea emitorului este de fapt o dioda polarizata direct. Faptul ca alura caracteris­ticilor de intrare depinde de valoarea tensiunii de iesire arata influenta tensiunii de iesire asupra intrarii, fenomen ce poarta numele de reactie interna a tran­zistorului.

2. Caracteristicile statice ale tranzistorului in conexiunea emitor comun (EC)

Montajul necesar pentru ridicarea acestor caracteristici este redat in fi­gura 4.9.

Caracteristicile de iesire. Pentru cazul:

i_C = f(u_CE) cu i_B = const.

alura caracteristicilor este redata in figura 4.10, a.

Fig. 4.9. Montaj pentru redarea caracteristicilor statice ale unui tranzistor pnp, in conexiunea cu emitor comun (EC).

Fig. 4.10. Caracteristicile de iesire ale unui tranzistor in conexiune cu emitorul comun (EC): a - i_C = f(u_CE) cu ic = const.; b - i_C = f(u_CE) cu u_BE = const.

Regimul de saturatie. Deosebirea fata de cazul conexiunii BC este ca aici tensiunea uCE este tot timpul negativa, chiar pentru regimul de saturatie. Acesta este limitat intre axa u_CE - 0 si curba care trece prin punctele unde incepe sca­derea curentului de colector. Tensiunea uCE corespunzatoare acestui regim este foarte mica (sub 0,1 V).

Regimul de taiere corespunde in grafic regiunii de sub curba i_B = 0.

Regimul activ normal. Caracteristicile statice sunt practic rectilinii, paralele si echidistante, pentru cresteri egale ale curentului de intrare, parametrul i_B. In adevar, conform ecuatiei a doua, fundamentala pentru conexiunea EC (relatia 4.10), rezulta:

I_C = β₀i_B + i_CE.

Deci la anumite valori ale parametrului i_B pentru 'acelasi u_CE, corespund curentii de iesire de β₀ ori mai mari. Pentru cazul:

alura caracteristicilor este redata in figura 4.10, b. Principala deosebire fata de cele dinainte este faptul ca pentru cresteri egale ale tensiunii u_BE, caracteristicile nu sunt echidistante.

. Caracteristicile de transfer. Pentru cazul (fig. 4.11, a):

Fig. 4.11. Caracteristicile de transfer ale unui tranzistor in conexiune cu emitor comun (EC): a - i_C = f(i_B) cu u_CE = const.; b - i_C = f(u_BE) cu u_CE = const

graficul reprezinta o dreapta, redand dependenta dintre i_c si i_B, conform relatiei (4.10).

Pentru cazul:

alura caracteristicii este reprezentata in figura 4.11, b. Se observa faptul ca ea este neliniara.

. Caracteristicile de intrare:

Caracteristicile sunt reprezentate in figura 4.12. Se observa ca pana la o anumita valoare a tensiunii de intrare curentul de baza este negativ. Aceasta se poate explica examinand expresia lui iB dedusa din ecuatiile fundamentale (4.6) si (4.7):

i_B = i_E - i_C = i_E - αi_E - i_CBo = i_E (1 - α) - i_CBo.

Pentru u_BE mici (1 - α) ~ 0, deci i_B - i_CBo.

Pentru variatii relativ mari ale tensiunii de iesire, se obtin variatii mici ale tensiiini; de intrare. Uzual, pentru tranzistoarele cu Ge se adopta in calcule u_BE - 0,2 V si pentru cele cu Si u_BE~ 0,7 V.

Fig. 4.12. Caracteristicile de intrare ale unui tranzistor pnp in conexiunea cu EC; i_E = f( u_BE) cu u_CE = const