Пройдя к коллектору, дырки начинают  испытывать ускоряющее действие  p-n-перехода коллектора. Это поле для дырок является ускоряющим, и они вытягиваются из базы в коллектор, “собираются им”, создавая ток коллектора I_к.

     Учитывая небольшой процент дырок,  рекомбинирующих с электронами в базе, можно считать, что , где =0,95 ¸ 0.99 – коэффициент передачи тока эмиттера.

     Так как напряжение U_бк является обратным, оно в десятки раз может превышать напряжение U_бэ, которое, будучи прямым, является входным для транзистора и определяется вольтамперной характеристикой p-n-перехода. Входной ток транзистора I_э и его выходной ток I_к примерно равны. Поэтому мощность на выходе схемы U_бк·I_к  может оказаться намного больше, чем затрачиваемая во входной цепи U_бэ·I_э. Это положение определяет усилительные свойства транзистора.

     Принцип действия транзистора  n-p-n-типа отличается только тем что носителями зарядов в нем служат не дырки, а свободные электроны (рис.8б).

     Для исследования свойств транзистора  приложим входное напряжение U_бэ и измерим выходной ток I_к как функцию выходного напряжения U_кэ. 

                                                                                I_к >0

                                             I_б>0

                                +                                                               +   

                            U_бэ                                                                   U_кэ

                                _                                            I_э                 _              
 
 

     Путем ступенчатого повышения  входного напряжения получим семейство выходных характеристик (рис.9а). 

       I_к    mA      U_бэ=700mВ                        I_к    mA

      30                            ΔI_кэ                       30

                     ΔU_кэ                                                                            U_кэ=const 

                          U_бэ=680mВ

      15                                                         15 

                         U_бэ=640mВ 

                           U_бэ=620mВ

                        5              10             U_кэ,В           0,2        0,4       0,6           U_бэ,В

                       

                               а)                                                         б)

                                                     Рис. 9

     Особенностью транзистора является тот факт, что коллекторный ток мало изменяется после достижения U_кэ – определенного значения. Напряжение, при котором характеристика имеет изгиб, называется напряжением насыщения. Другой особенностью является то, что малого изменения входного напряжения оказывается достаточно для того, чтобы вызвать относительно большое изменение коллекторного тока. Это видно на проходной характеристике, изображенной на рис.9б, которая представляет собой зависимость I_к от U_бэ. Проходная характеристика транзистора, как и диода, имеет вид экспоненциальной функции , где I_s – обратный ток коллектора. Изменение коллекторного тока I_к в зависимости от U_бэ характеризуется крутизной S:

, при U_кэ=const. Эту величину можно рассчитать, используя теоретическую зависимость I_к(U_бэ): . Таким образом, крутизна пропорциональна коллекторному току и не зависит от   индивидуальных   свойств   каждого   транзистора,  поэтому  для ее определения не требуется измерений.

     Зависимость коллекторного тока  от напряжения U_кэ характеризуется дифференциальным выходным сопротивлением , при U_бэ=const.  С высокой точностью сопротивление r_кэ обратно пропорционально I_к, т.е. - где коэффициент пропорциональности. U_у называется напряжением Эрли. Его можно определить, измерив r_кэ. Типовое значение U_у находится в пределах 80÷200 В для n-p-n-транзисторов и 40÷150 В для p-n-p- транзисторов.

     Для описания входной цепи  транзистора как нагрузки, соединенной с входным источником напряжения, вводят дифференциальное входное сопротивление , при U_кэ = const. Его можно определить по входной характеристике I_б = f(U_бэ) (рис.10).

                                      I_б     μА

                                  100

                                                                                    ΔI_б 

50.                                         ΔU_бэ

 
 

                                                                                            U_бэ, В

                                                            0,3                 0,6                 

                                                                                             Рис.10

     Эта характеристика, как и проходная характеристика, описывается экспоненциальной   функцией. 

     Коэффициент пропорциональности  называют коэффициентом статического усиления по току. Однако пропорциональность имеет место только в ограниченной области тока, так как β зависит от I_к.

     Дифференциальный коэффициент усиления по току в рабочей точке определяется выражением   при U_кэ= const. Зная β и крутизну можно рассчитать входное сопротивление r_бэ: .  При малых сигналах транзисторы характеризуются коэффициентом обратной передачи по напряжению: при I_б=const. Абсолютное значение его не превышает 10^-4. Поэтому, влиянием обратной передачи практически можно пренебречь. При высоких частотах обратную передачу все же приходится учитывать. 

Транзистор  как активный четырёхполюсник

  

     При исследованиях и расчетах  удобно рассматривать транзистор  как усиливающее мощность устройство, на входе которого действуют напряжение U₁ и ток I₁, а на выходе – напряжение U₂ и ток I₂. Такую модель называют активным четырехполюсником. Так как транзистор имеет только три вывода, один из них должен быть общим для цепей входа и выхода. На рис.11а представлена схема с О.Э. (общим эмиттером).

                                     I_к                            I_б˝            I_б                           ΔU_кэ 

                                                                         ΔI_б               ΔU΄_бэ

       I₁                  I₂                        ΔI΄_к   I΄_б               I΄_б                       

    U₁                  U₂                                 ΔI_к                                     Р   DI_б

                                                 P  ΔU_кэ                                                    

           а)                                                                                              ΔU_бэ

                                              

                                                 U΄_кэ   U˝_кэ         U_кэ                                       U_бэ   

                                                       б)                                          в)

Рис. 11

Если  принять в качестве независимых  переменных I₁ и U₂, то U₁ и I₂ являются функциями U₁=f₁(I₁,U₂); I₂=f₂(I₁,U₂). Дифференцируя U₁ и I₂ по I₁ и U₂, получим систему двух уравнений:

Обозначим:

Подразумевая  под U₁, I₁, U₂ и I₂ малые приращения их постоянных значений или амплитуды их переменных составляющих, дифференциальные уравнения с учетом обозначений можно переписать в виде:

.

Коэффициенты, входящие в эту систему, называются h – параметрами, имеющими определенный физический смысл: при U₂=0 – входное сопротивление транзистора при коротком замыкании на выходе, его можно вычислить, если источник напряжения U₂ подключить к выходу и измерить U₁ на входных зажимах. при I₁=0 – коэффициент обратной связи по напряжению при разомкнутом входе. при U₂=0 – коэффициент усиления по току. при I₁=0 – выходная проводимость транзистора при разомкнутом входе.

     Значения h – параметров транзистора зависят от схемы его включения (ОБ, ОЭ, ОК).

Порядок расчета h – параметров

     Рассмотрим порядок расчета  h – параметров для схемы с общим эмиттером. Параметры h₂₂ и h₂₁ определяют по входным характеристикам в заданной или выбранной точке Р (рис.11б).

Для этого  при неизменном токе базы I_б΄ задают приращение ΔU_кэ=U˝_кэ-U΄_кэ, находят при этом приращении тока ΔI_к и определяют выходную проводимость транзистора при I_б=const. Обратная величина h₂₂ дает выходное сопротивление r_кэ.

     При постоянном напряжении U΄_кэ=const задают приращение тока базы , определяют приращение тока ΔI_к΄ и рассчитывают коэффициент передачи тока базы (коэффициент усиления по току β):

  при U΄_кэ=const.

     Параметры h₁₁ и h₁₂ определяют по входным характеристикам (рис.11в). Для этого в той же рабочей точке Р (U΄_кэ, I΄_б) задают приращение ΔI_б (симметрично по обе стороны от точки Р на кривой с отметкой U΄_кэ=const), находят получившееся при этом приращение ΔU_бэ и вычисляют входное сопротивление транзистора:

  при U΄_кэ=const.

     Наконец, при постоянном токе базы I_б΄ задают приращение напряжения , определяют получающееся при этом приращение ΔU΄_бэ и находят коэффициент обратной связи по напряжению:

  при I_б΄=const. 

Униполярные (полевые) транзисторы 

     Полевой транзистор – это трехэлектродный  полупроводниковый прибор, в канале  которого, представляющем полупроводник  лишь одного типа проводимости, ток создается внешним продольным  приложенным напряжением, а управление сечением накала (а, значит, и проходящим по нему током) осуществляется за счет эффекта поля, создаваемого поперечным напряжением, приложенным к управляющему электроду – затвору.

Все полевые  транзисторы делят на две группы: полевые транзисторы с управляющим p-n- переходом и полевые транзисторы с изолированным затвором. В обеих группах полевых транзисторов электроды называют истоком И (соответствует эмиттеру Э биполярного транзистора), затвором З (соответствует базе Б) и стоком С (соответствует коллектору К).