Как найти напряжение эрли

Эффе́кт Э́рли (эффект модуляции ширины базы при изменении коллекторного напряжения^[1]) — влияние обратного напряжения на коллекторном переходе биполярного транзистора, работающего в активном линейном режиме на токи биполярного транзистора.

Учёт этого эффекта уточняет модель работы биполярного транзистора, и не позволяет рассматривать последний в виде идеального источника тока.

Объяснение эффекта[править | править код]

Этот эффект проявляется в зависимости выходного дифференциального сопротивления каскада с общим эмиттером от напряжения в активном режиме работы транзистора, также при увеличении увеличивается коэффициент передачи тока базы.

Механизм возникновения этой зависимости следующий. При увеличении коллекторный переход более сильно смещается в сторону запирания и при этом расширяется обеднённая зона коллекторного перехода за счёт уменьшения толщины базового слоя как показано на рисунке. Изменение напряжения на базе относительно эмиттера (в прямосмещённом p-n переходе) при изменении управляющего тока незначительно изменяет ширину обеднённого слоя эмиттерного перехода и этим изменением можно пренебречь.

При сужении ширины базового слоя, вызванного увеличением (по модулю) возрастает выходной ток коллектора, что обусловлено

1. снижением вероятности рекомбинации в суженном базовом слое;
2. увеличением градиента плотности объёмного заряда в базовом слое и, следовательно, ростом инжекции носителей заряда из эмиттера в базо-коллекторный переход.

Второй фактор увеличения тока коллектора называют эффектом Эрли.

Физическая модель биполярного транзистора с учётом эффекта Эрли[править | править код]

В этой уточнённой физической модели коллекторный ток можно записать как^[2][3]:

где  — ток насыщения обратно смещённого коллекторного перехода;

 — напряжение коллектор-эмиттер;

 — температурный потенциал,  — постоянная Больцмана,  — абсолютная температура,  — элементарный заряд, при комнатной температуре мВ;

 — напряжение Эрли, равное напряжению в точке пересечения линейно-экстраполированных коллекторных вольт-амперных характеристик области активного режима с осью напряжений графика, величина этого напряжения изменяется от 15 до 150 В, причем оно меньше для транзисторов меньших размеров (см. рисунок);

 — напряжение база-эмиттер.

Малосигнальный коэффициент передачи тока базы в ток коллектора в этой модели:

где  — коэффициент передачи тока базы при нулевом смещении, зависимость этого коэффициента от показана на рисунке снизу.

Эффект Эрли снижает выходное дифференциальное сопротивление каскада с общим эмиттером, в этой упрощённой модели это сопротивление выражается^[4]:

это сопротивление включено параллельно коллекторному переходу и снижает выходное дифференциальное сопротивление, например, в схеме токового зеркала.

См. также[править | править код]

• Эффект Кирка

Примечания[править | править код]

Ссылки[править | править код]

• Дифференциальное сопротивление коллекторного перехода.

Литература[править | править код]

• Сугано, Т., Икома Т., Такэиси Ё. Введение в микроэлектронику. — М. : Мир, 1988. — С. 102. — ISBN 5-03-001109-9.

Зависимость тока
коллектора от напряженияU_кэобусловлена эффектом Эрли. Для учета
эффекта Эрли в формулу 4.1 добавляется
отношениеU_кэ/U_Э

где U_Э– напряжение Эрли. Оно равно 30… 150 В дляn-p-nтранзисторов и 30…75 В дляp-n-pтранзисторов.

Ток коллектора
транзистора зависит от тока базы.
Коэффициент усиления по току В является
коэффициентом пропорциональности между
ними и во многих простых расчетах
считается константой. В этом случае не
учитывается зависимость коэффициента
усиления по току от U_бэиU_кэ. Однако во
многих случаях зависимость отU_кэучитывается, так как она порождается
эффектом Эрли.

4.5. Зависимость параметров транзистора от температуры

На
характеристики транзистора сильно
влияет температура. Особенно важна
температурно-зависимая связь между
током коллектора и напряжением
база-эмиттер. Эта связь проявляется в
том, что передаточные характеристики
транзистора смещаются влево с увеличением
температуры рис.4.8. Это означает, что
если зафиксировать ток коллектора, то
один и тот же ток коллектора, будет
достигаться при меньшем напряженииU_бэ. Для количественной
оценки измененияU_бэот температуры вводят температурный
коэффициентU_бэ

.

Температурный
коэффициент U_бэозначает, что при увеличении температуры
на один градус, один и тот же ток коллектора
достигается при напряженииU_бэменьшем на 1,7 мВ.

Используя уравнение
4.1 можно показать, что при изменении
температуры на 30 градусов коллекторный
ток изменяется почти в десять раз.
Поэтому невозможно задавать температурно
стабильную рабочую точку транзистора
А, в режиме малых сигналов выбирая
значение напряжения U_бэ.

4.6. Работа схемы с общим эмиттером

Для лучшего
понимания работы транзистора рассмотрим
схему транзистора с общим эмиттером,
которая показана на рис 4.9. Подадим на
вход схемы сначала постоянное напряжение
величиной близкое к 0,6 В с тем, чтобы
задать постоянный ток коллектора
небольшой величины порядка единиц мА.
Напряжение на выходе схемы будет равно

U_вых=U_кэ=U_п–I_кR_к.
(4.5)

Таким образом,
мы зададим режим работы схемы по
постоянному току.

Теперь подадим последовательно с
постоянным напряжением 0,6 В малое
синусоидальное напряжение dUвх.
В результате изменения синусоидального
напряжения напряжение на входе будет
увеличиваться или уменьшаться относительно
0,6 В. Это приведет к изменению тока базы
и, следовательно, тока коллектора. При
увеличении входного напряжения
увеличивается ток коллектора, а напряжение
на коллекторе транзистора, т.е. на выходе
схемы согласно уравнению 4.5 будет
уменьшаться. При уменьшении входного
напряжения наоборот токи базы и коллектора
уменьшаются, а напряжение на выходе
схемы увеличивается. Таким образом,
напряжение на выходе изменяется в
противофазе к входному напряжению.

Следует заметить, что выходное напряжение
изменяется относительно постоянного
напряжения на коллекторе, которое
определяется постоянным током коллектора
– током покоя. В свою очередь ток покоя
коллектора задается постоянным
напряжением Uбэ = 0,6В.
Переменные составляющие сигналов
представляют собой полезный сигнал,
постоянные составляющие токов и
напряжений схемы определяют режим
работы транзистора по постоянному току
так называемую рабочую точку.

Более наглядно процесс прохождения
сигнала в схеме можно рассмотреть с
помощью графо-аналитического метода.
Задача состоит в следующем: необходимо
построить график выходного сигнала,
если известен входной сигнал. Построение
выходного сигнала графоаналитическим
методом показано на рис.4.10. В верхней
части рисунка представлены передаточная
и выходные характеристики транзистора,
построенные в одном масштабе по току
коллектора. В нижнем левом углу показан
график входного сигнала, представляющий
собой сумму постоянного напряжения
величиной 0,6 В, задающего рабочую точку
транзистора и полезный синусоидальный
сигнал, который изменяется относительно
постоянной составляющей (синяя линия).
Постоянный сигнал определяет положение
рабочей точки на передаточной
характеристике транзистора – точка А.

Чтобы найти выходной сигнала, надо
определить изменение тока коллектора
и напряжения коллектор-эмиттер во
времени. Для определения двух неизвестных
необходимо иметь два уравнения. Одно
уравнение 4.5 задано в аналитическом
виде, а другое задано графически в виде
семейства выходных характеристик. Такую
систему уравнений целесообразно решать
графическим способом. Для этого построим
прямую, определяемую уравнением 4.5, на
графиках выходных характеристик
транзистора. Строим по двум точкам. При
U_кэ= 0,I_к
=U_п/R_к,
а приI_к = 0,U_кэ=U_п.Через
найденные точки проводим прямую,которая называется нагрузочнойпрямой.

Теперь на нагрузочной прямой можно
отобразить рабочую точку А, как показано
на рис.4.10. При изменении токов и напряжений
движение осуществляется вдоль нагрузочной
прямой относительно рабочей точки А.
При увеличении входного сигнала,
увеличивается ток коллектора транзистора
и движение осуществляется вверх
относительно рабочей точки. Напряжение
U_кэпри этом уменьшается. При
уменьшении входного напряжения ток
коллектора уменьшается, а напряжение
U_кэувеличивается. Выходной сигнал
показан на нижнем правом графике синим
цветом. Стрелками на графиках показана
последовательность построения точек
выходного сигнала для моментов времени
t₀, t₁, t₂, t₃и t₄.

Из проведенных построений можно сделать
следующие выводы:

1. График
   выходного сигнала представляет собой
   синусоиду, амплитуда которой значительно
   больше амплитуды входного сигнала.
   Следовательно, схема представляет
   собой линейный усилитель электрических
   сигналов.

2. Выходной
   сигнал изменяется в противофазе
   выходному.

3. Выходной
   сигнал изменяется относительно
   постоянного значения U_кэА, которое
   определяется режимом работы транзистора
   по постоянному току.

В этом случае говорят, что схема работает
в линейном режиме или в режиме малого
сигнала.

Если на вход подать относительно большой
сигнал (на графике показан сиреневым
цветом), то транзистор будет периодически
входить в режим насыщения или отсечки,
т.е. будет полностью открыт, или полностью
закрыт. В результате появляются нелинейные
искажения. На графике выходного сигнала
будут срезаны вершины синусоиды. Этот
случай соответствует нелинейному режиму
работы транзистора или режиму большого
сигнала.

Режим насыщения характеризуется током
коллектора насыщения
I_кни напряжением коллектор-эмиттер
насыщения U_кэн. Минимальное
напряжение насыщения для транзисторов
малой мощности равно примерно 0,1 – 0,2
В. Транзистор входит в режим насыщения,
когда напряжение U_кэ< U_бэ ≈
0,7 В. В режиме насыщения ток коллектора
транзистора имеет максимальное значение
и не зависит от тока базы. При увеличении
тока базы ток коллектора остается
неизменным. Ток коллектора насыщения
определяется только внешними элементами,
подключенными к транзистору

I_к= I_кн
= (U_п– U_кэн) / R_к≈
U_п/ R_к.

В режиме
отсечки транзистор закрывается, ток
базы и коллектора практически равен
нулю и напряжение на выходе будет равно
напряжению питания.

Режим работы
большого сигнала используется для
построения ключевых схем. В ключевых
схемах транзистор может находиться в
двух устойчивых состояниях: в полностью
открытом (режим насыщения) или полностью
закрытом (режиме отсечки). Ключевые
схемы управляются импульсными входными
сигналами. В этом случае говорят, что
транзистор работает в ключевом или в
импульсном режиме.

Соседние файлы в папке me12

• #
• #

  03.03.20161.46 Mб13MC7Demo.a01

• #

  03.03.2016758.83 Кб15MC7Demo.a02

• #

  03.03.20161.46 Mб12MC7Demo.arj

• #
• #

  03.03.2016940.34 Кб14СРС_МКС_МК5.ARJ

• Малый Козихинский переулок
• Гарматий, Владимир Михайлович
• Список фьордов Гренландии
• Брицины
• Сэссё

Биполярный транзистор

1. Основные сведения

Биполярным транзистором называется трехэлектродный усилительный полупроводниковый прибор, имеющий трехслойную p-n-p, либо n-p-n структуру с двумя взаимодействующими (ключевое слово) p-n переходами.

Свое имя «TRANSferresISTOR» (дословно – «переходное сопротивление») этот полупроводниковый прибор получил в 1948 году от Уильяма Шокли. Термин «биполярный» подчеркивает тот факт, что принцип действия транзистора основан на взаимодействии с электрическим полем частиц обоих знаков –  как дырок, так и электронов.

На рис. 1 показан упрощенный вид внутренней структуры объемного маломощного биполярного p-n-p транзистора. Крайнюю слева р⁺ область называют эмиттером. Промежуточная n область называется базой. Крайняя p область справа – коллектор. Электронно-дырочный переход между эмиттером и базой называют эмиттерным, а между базой и коллектором – коллекторным.

• Расстояние между металлургическими границами переходов называется физической толщиной базы «L» .

• Расстояние между обедненными зонами называется эффективной толщиной базы «W».

Для того, чтобы уменьшить интенсивность процессов рекомбинации дырок в базе, необходимо выполнить условие , то есть физическая толщина базы должна быть меньше диффузионной длины. Это означает автоматическое выполнение условия , что обуславливает взаимодействие переходов.

Эмиттер предназначен для инжекции дырок в базу. Область эмиттера имеет небольшие размеры, но большую степень легирования –  концентрация акцепторной примеси N_A в эмиттере кремниевого транзистора достигает ~ 10¹⁷ – 10¹⁸ ат/см³ (этот факт обозначен символом р⁺).   Область базы легирована нормально – концентрация донорной примеси N_D в ней составляет ~ 10¹³ – 10¹⁴ ат/cм³.  В этом случае эмиттерный переход получается резко несимметричным, поскольку обедненная зона располагается, в основном, в базе. Диффузия носителей становится односторонней, так как резко уменьшается встречный поток электронов из базы в эмиттер, что также уменьшает интенсивность процессов рекомбинации дырок в базе.

Теперь выделим еще раз особенности структуры, которые обеспечивают хорошие усилительные свойства транзистора, уменьшая интенсивность процессов рекомбинации:

• тонкая база – ;

• односторонняя диффузия (несимметичный эмиттерный переход)

Область коллектора имеет наибольшие размеры, поскольку в его функцию входит экстракция носителей, диффундировавших через базу.  Кроме того, на коллекторе рассеивается большая мощность, что требует эффективного отвода тепла. 

Биполярные транзисторы, как правило, изготавливаются из кремния, германия или арсенида галлия. По технологии изготовления биполярные транзисторы делятся на сплавные, диффузионные и эпитаксиальные.

Биполярные транзисторы являются усилительными приборами и, поэтому, применяются для построения схем усилителей, генераторов и преобразователей электрических сигналов в широком диапазоне частот (от постоянного тока до десятков гигагерц) и мощности (от десятков милливатт до сотен ватт). В соответствии с этим биполярные транзисторы делятся на группы по частоте:

1. низкочастотные­ не более 3 МГц;

2. средней частоты – от 3 МГц до 30МГц;

3. высокочастотные- от 30 МГц до 300 МГц;

4. сверхвысокочастотные – более 300 МГц

По мощ­ности выделяют следующем образом:

• маломощные – не более 0,3 Вт;

• средней мощности – от 0,3 Вт до1,5 Вт;

• большой мощности – более 1,5 Вт.

В настоящее время парк биполярных транзисторов очень разнообразен. Сюда входят как обычные транзисторы, которые работают в самых различных аналоговых, импульсных и цифровых устройствах, так и специальные, например, лавинные тран­зисторы, предназначенные для формирования мощных импульсов наносе­кундного диапазона. Следует упомянуть многоэмиттерные, а также составные биполярные транзисторы (транзисторы Дарлингтона), обладающие очень высоким коэффициентом передачи тока.

2. Принцип действия

Рассмотрим активный режим работы транзистора, когда эмиттерный переход открыт прямым смещением U_эб, а коллекторный закрыт обратным смещением U_кб. Для этого воспользуемся одномерной моделью транзистора, которая показана на рис. 2. Модель характерна тем, что все физические величины зависят только от продольной координаты, поперечные же размеры бесконечны. Стрелками на рисунке обозначены положительные направления токов (от «+» к «–»), дырки обозначены открытыми, а электроны – закрытыми кружками.  Сокращения: ЭП – эмиттерный переход, КП – коллекторный переход.

Предположим, что в начальный момент времени ключ «К» разомкнут. Эмиттерный переход закрыт, поскольку потенциальный барьер в обедненной области перехода запрещает диффузию носителей, несмотря на огромный градиент концентраций на переходе – дырок слева 10¹⁷см^-3, а справа 10⁶см^-3. Это режим отсечки. Транзистор закрыт, существует только небольшой обратный тепловой ток обратно смещенного коллекторного перехода.

Теперь замкнем ключ «К». Потенциальный барьер понижается вследствие частичной компенсации внутреннего электрического поля встречно направленным внешним электрическим полем источника U_эб. Начинается процесс диффузии, вследствие огромного градиента концентраций дырок между эмиттером и базой. Дырки диффундируют или инжектируются из эмиттера в базу, где меняют статус – становятся неосновными. Для неосновных носителей нет потенциального барьера, другими словами, диффундируя через базу в направлении коллекторного перехода, они попадают во втягивающее поле коллекторного перехода и экстрагируются в область коллектора. В цепи коллектора эти дырки создают дрейфовый ток, пропорциональный току эмиттера:

(2.1)

где α – доля дырок, достигших коллектора, или коэффициент передачи тока эмиттера.  Поскольку небольшая часть дырок, инжектированных из эмиттера в базу, все же успевает рекомбинировать, то всегда α <1. При достаточно тонкой базе α может доходить до 0,99 и более. Уменьшение концентрации электронов в базе в результате рекомбинации восполняется потоком электронов от внешнего источника U_эб через внешний вывод базы. Таким образом внутренний ток рекомбинации, являющийся дырочным, полностью компенсируется электронным током через электрод базы:

(2.2)

В цепи коллектора кроме управляемого тока протекает неуправляемый дрейфовый обратный ток I_кб0, обусловленный, в основном, тепловой генерацией электронно-дырочных пар в объеме перехода. Этот ток очень мал, он не зависит от напряжения U_кб, а зависит только от температуры.  Обратный ток коллектора I_кб0 измеряется при разомкнутой цепи эмиттера, о чем говорит индекс «0» (ноль).

Полный ток, протекающий во внешней цепи коллектора, имеет дырочный характер и равен

                                         (2.3)

В нормальных условиях работы поэтому с хорошей точностью полагают, что ток во внешней цепи коллектора равен

                                               (2.4)

а ток во внешней цепи базы имеет электронный характер и равен

                                       (2.5)

Согласно первому закону Кирхгофа,

                                         (2.6)

Для удобства, формально, вводят коэффициент передачи тока базы

                                            (2.7)

Коэффициент связан с коэффициентом соотношением

                                              (2.8)

3. Режимы работы и способы включения

Условные обозначения биполярного транзистора на схеме, показаны на рис. 3.1, а показано условное графическое обозначение биполярного транзистора по ГОСТ для формата листа А4. Стрелка на выводе эмиттера всегда направлена от «p» к «n», то есть указывает направление прямого тока открытого перехода. Кружок обозначает корпус дискретного транзистора. Для транзисторов в составе интегральных схем он не изображается. На рис. 3.1, б и в показаны структуры p-n-p и n-p-n соответственно. Принцип действия транзисторов обеих структур одинаков, а полярности напряжений между их электродами разные. Поскольку в транзисторе два перехода (эмиттерный и коллекторный) и каждый из них может находиться в двух состояниях (открытом и закрытом), различают четыре режима работы транзистора.

• Активный режим, когда эмиттерный переход открыт, а коллекторный закрыт. Активный режим работы является основным и используется в усилительных схемах.

• Режим насыщения– оба перехода открыты.

• Режим отсечки– оба перехода закрыты.

• Инверсный режим– эмиттерный переход закрыт, коллекторный – открыт.

В большинстве транзисторных схем транзистор рассматривается как четырехполюсник. Поэтому для такого включения один из выводов транзистора должен быть общим для входной и выходной цепей. Соответственно различают три схемы включения транзистора, которые показаны на рис. 3.2: а) с общей базой (ОБ), б) общим эмиттером (ОЭ) и в) общим коллектором (ОК).  На рисунке указаны положительные направления токов, а полярности напряжений соответствуют активному режиму работы.

В схеме ОБ входную цепь является цепь эмиттера, а выходной – цепь коллектора.  Эта схема наиболее проста для анализа, поскольку напряжение U_эб прикладывается к эмиттерному переходу, а напряжение U_кб – к коллекторному, причем источники имеют разные знаки.

В схеме ОЭ входной цепью является цепь базы, а выходной – цепь коллектора. Напряжение U_бэ> 0 прикладывается непосредственно к эмиттерному переходу и открывает его. Напряжение U_кэ той же полярности распределяется между обоими переходами: U_кэ = U_кб + U_бэ. Для того чтобы коллекторный переход был закрыт, необходимо выполнить условие U_кб = U_кэ –  U_бэ> 0, что обеспечивается неравенством U_кэ> U_бэ> 0.

В схеме ОК входной цепью является цепь базы, а выходной – цепь эмиттера.

4. Статические вольт-амперные характеристики

Транзистор, как любой четырехполюсник, можно охарактеризовать четырьмя величинами – входными и выходными напряжениями и токами: U_вх = U₁, U_вых = U₂, I_вх = I₁, I_вых = I₂. Функциональные зависимости между этими постоянными величинами называются статическими характеристиками транзистора. Чтобы установить функциональные связи между указанными величинами, необходимо две из них взять в качестве независимых аргументов, а две оставшиеся выразить в виде функций этих независимых аргументов. Как правило, применительно к биполярному транзистору в качестве независимых аргументов выбирают входной ток и выходное напряжение.  В этом случае

                                              (4.1)

Обычно соотношения (4.1) представляют в виде функций одного аргумента. Для этого второй аргумент, называемый параметром характеристики, фиксируют. В основном, используют два типа характеристик транзистора:

• входная характеристика:

                                       (4.2)

• выходная характеристика:

                                     (4.3)

Следует отметить, что общепринято представление вольт-амперной характеристики как функции тока от напряжения, поэтому входная характеристика используется в виде обратной функции

                                    (4.4)

 Статические характеристики транзистора могут задаваться аналитическими выражениями, но в большинстве случаев их представляют графически в виде семейства характеристик, которые и приводятся в справочниках.

4.1. Статические характеристики в схеме с ОБ

В схеме с ОБ (рис. 3.2.а) входным током является ток эмиттера I_э, а выходным – ток коллектора I_к, соответственно, входным напряжением является напряжение U_эб, а выходным – напряжение U_кб.

Входная характеристика в схеме ОБ представлена зависимостью

                                       (4.5)

которая, в свою очередь, является прямой ветвью вольт-амперной характеристики эмиттерного перехода. Семейство входных характеристик кремниевого n-p-n транзистора показано на рис. 4.1, а. Зависимость I_э от U_кб как от параметра связана с эффектом Эрли: увеличение обратного смещения коллекторного перехода U_кб уменьшает эффективную толщину базы W, что приводит к некоторому росту I_э. Это проявляется в смещении входной характеристики в сторону меньших значений . Режиму отсечки формально соответствует обратное напряжение U_эб> 0, хотя реально эмиттерный переход остается закрытым () и при прямых напряжениях .

Выходная характеристика транзистора в схеме ОБ представляет собой зависимость

                                    (4.6)

Семейство выходных характеристик n-p-n транзистора показано на рис. 4.1, б. Форма кривых в активной области соответствует форме обратной ветви вольт-амперной характеристики коллекторного перехода.

Выражение для идеализированной выходной характеристики в активном режиме имеет вид

                                             (4.7)

Отсюда следует, что ток коллектора определяется только током эмиттера и не зависит от напряжения U_кб, т.е. характеристики в активном режиме расположены параллельно оси абсцисс. На практике же при увеличении U_кб имеет место небольшой рост I_к, связанный с эффектом Эрли, характеристики приобретают очень незначительный наклон. Кроме того, в активном режиме характеристики практически эквидистантны (расположены на одинаковом расстоянии друг от друга), и лишь при очень больших токах эмиттера из-за уменьшения α кривые несколько приближаются друг к другу.

При I_э = 0 транзистор находится в режиме отсечки и в цепи коллектора протекает только неуправляемый тепловой ток (I_к = I_кб0).

В режиме насыщения на коллекторном переходе появляется открывающее его прямое напряжение U_кб, большее порогового значения U_{кб пор}, и возникает прямой диффузионный ток навстречу нормальному управляемому току I_к.  Этот ток называют инверсным.  Инверсный ток резко увеличивается с ростом , в результате чего  I_к очень быстро уменьшается и, затем, меняет знак.

4.2. Статические характеристики в схеме с ОЭ

В схеме с ОЭ (рис. 3.2, б) входным током является ток базы I_б, а выходным – ток коллектора I_к. Соответственно, входным напряжением является напряжение U_бэ, а выходным – U_кэ. 

Входная характеристика в схеме с ОЭ представляет собой зависимость

                                     (4.8)

что, как и в схеме с ОБ, соответствует прямой ветви вольт-амперной характеристики эмиттерного перехода.

Семейство входных характеристик кремниевого n-p-n транзистора показано на рис. 4.2, а. Зависимость тока базы I_б от напряжения на коллекторе U_кэ, как и в предыдущем случае, обусловлена эффектом Эрли. Уменьшение эффективной ширины базы W с ростом U_кэ приводит к уменьшению тока рекомбинации, а, следовательно, тока базы в целом. В результате, характеристики смещаются в сторону больших значений U_бэ. Следует отметить, что I_б = 0 при некотором значении U_пор> 0, когда рекомбинационный ток (1-α)I_э становится равным тепловому току I_кэ0. При U_бэ <U_пор, I_б = – I_кэ0, что соответствует режиму отсечки.

 При U_кэ <U_бэ открывается коллекторный переход, и транзистор переходит в режим насыщения. В этом режиме вследствие двойной инжекции в базе накапливается очень большой избыточный заряд электронов, интенсивность рекомбинации которых с дырками резко возрастает, и ток базы стремительно растет.  

Выходная характеристика в схеме с ОЭ представляет собой зависимость

                                     (4.9)

Семейство выходных характеристик показано на рис. 7.6б.  Для получения идеализированной выходной характеристики в активном режиме из соотношения (2.2), учитывая (2.6), исключим ток эмиттера. Тогда

                            (4.10)

Ток I_кэ0 называют сквозным тепловым током транзистора, причем, как видно из (4.11),

                                           (4.11)

Семейство выходных характеристик целиком расположено в первом квадранте. Данный факт обусловлен тем, что в схеме с ОЭ напряжение U_кэ распределено между обоими переходами.  При U_кэ <U_бэ напряжение на коллекторном переходе меняет знак и становится прямым. В результате транзистор переходит в режим насыщения при U_кэ> 0. В режиме насыщения характеристики сливаются в одну линию, т.е. I_к становится неуправляемым и не зависит от тока базы.

Как видно из рис. 4.2 .б, в активном режиме кривые проходят под углом к оси абсцисс, причем этот угол увеличивается с ростом тока базы.  Такое поведение кривых обусловлено эффектом Эрли. Однако рост I_к при увеличении U_кэ выражен значительно ярче, чем в схеме с ОБ, поскольку в активном режиме эмиттерный переход приоткрыт падением напряжения на материале базы в результате протекания коллекторного тока. Это приводит к дополнительному увеличению коллекторного тока I_к с ростом напряжения U_кэ. Этим же объясняется отсутствие эквидистантности и наличие в β раз большего, чем I_кб0, сквозного теплового тока I_кэ0 (4.11).