Биполярный транзистор. Обратный коллекторный ток
В прошл статье мы с вами разобрали такой важный параметр транзистора, как коэффициент бета ой(β). Но есть в транзисторе еще один интересный параметр. Сам по себе он ничтожный, но делов может наделать! Это все равно что галька, которая попала в кроссовок легкоатлету: вроде бы маленькая, а причиняет неудобство при беге.
Так чем же мешает эта самая "галька" транзистору? Давайте разберемся...
Как мы помним, транзистор состоит из трех полупроводников. P-N переход, который у нас база-эмиттер называется эмиттерным переходом, а переход, который база-коллектор - коллекторным переходом.
Так как в данном случае у нас транзистор NPN, значит ток будет течь от коллектора к эмиттеру, при условии, что мы будем открывать базу, подавая на нее напряжение более чем 0,6 Вольт (ну чтобы транзистор открылся).
Давайте по приколу возьмем тонкий-тонкий ножик и вырежем эмиттер прямо по P-N переходу. У нас получится как-то вот так:
Стоп! У нас что, получился диод? Он самый. Помните, в статье Вольтамперная характеристика (ВАХ) мы рассматривали ВАХ диода:
В правой части ВАХ мы с вами видим как веточка графика очень резко взлетела вверх. В этом случае мы подавали на диод постоянное напряжение вот таким образом, то есть прямое включение диода.
Диод пропускал через себя электрический ток. Мы с вами даже проводили опыты с прямым и обратным включением диода. Кто не помнит, можно прочитать здесь.
Но если поменять полярность
то диод у нас не будет пропускать ток. Нас всегда так учили, и в этом есть доля правды, но... наш мир не идеален).
Помните принцип работы P-N перехода? Мы его представляли как воронку. Так вот, для этого рисуночка
наша воронка будет вот такой:
Направление потока воды - это направление движения электрического тока. Воронка - это и есть диод. Но вот вода, которая попала через узкое горлышко воронки? Как же ее можно назвать? А называется она обратный ток P-N перехода (Iобр).
А как вы думаете, если прибавить скорость течения воды, увеличится ли количество воды, которое пройдет через узкое горлышко воронки? Однозначно! Значит, если прибавлять напряжение Uобр , то и увеличится обратный ток Iобр , что мы с вами и видим в левой части на графике ВАХ диода:
Но до какого предела можно увеличивать скорость потока воды? Если она будет очень большой, наша воронка не выдержит, стенки треснут и она разлетится по кусочкам, так ведь? Поэтому на каждый диод можно найти такой параметр, как Uобр.макс , превышение которого для диода равнозначно летальному исходу.
Например, для диода Д226Б:
Uобр.макс = 500 Вольт, а максимальное обратное импульсное Uобр. имп.макс = 600 Вольт. Но имейте ввиду, что электронные схемы проектируют, как говорится " с запасом". И если даже в схеме обратное напряжение на диоде будет 490 Вольт, то в схему поставят диод, который выдерживает более 600 Вольт. С критическими значениями лучше не играть). Импульсное обратное напряжение - это резкие всплески напряжения, которые могут достигать амплитудой до 600 вольт. Но здесь тоже лучше взять с большим запасом.
Так... а что я это все про диод да про диод... Мы же вроде бы транзисторы изучаем. Но как ни крути, диод - кирпичик для построения транзистора. Значит если приложить к коллекторному переходу обратное напряжение, то у нас через переход потечет обратный ток, как в диоде? Именно так. И называется такой параметр в транзисторе обратный коллекторный ток. У нас он обозначается как IКБО , у буржуев - ICBO . Расшифровывается как "ток между коллектором и базой, при открытом эмиттере". Грубо говоря, ножка эмиттера никуда не цепляется и висит в воздухе.
Чтобы замерять обратный ток коллектора, достаточно собрать вот такие простенькие схемки:
для NPN транзистора для PNP транзистора
У кремниевых транзисторов обратный ток коллектора меньше, чем 1 мкА, у германиевых: 1-30 мкА. Так как у меня Мультиметр замеряет только от 10 мкА, а германиевых транзисторов под рукой нет, то провести этот опыт я не смогу, так как разрешение прибора не позволяет.
Мы так и не ответили на вопрос, почему обратный ток коллектора имеет такое важное значение и приводится в справочниках? Все дело в том, что при работе транзистор рассеивает какую-то мощность в пространство, значит нагревается. Обратный ток коллектора очень сильно зависит от температуры и на каждые 10 градусов по Цельсию увеличивает свое значение в два раза. Не, ну а что такого? Пусть возрастает, никому же вроде не мешает. Все дело в том, что в некоторых схемах включения часть этого тока проходит через эмиттерный переход. А как мы с вами помним, через эмиттерный переход течет базовый ток. А чем больше управляющий ток (ток базы) тем больше управляемый (ток коллектора. Это мы с вами рассматривали еще в про статье. Следовательно, малейшее изменение базового тока ведет к большому изменению коллекторного тока и вся схема начинает "мандеть". шлой
Значит, самый главный враг транзистора - это температура. Как же с ней борются разработчики радиоэлектронной аппаратуры (РЭА)?
- используют транзисторы, у которых обратный коллекторный ток имеет очень малое значение. Это, конечно же, кремниевые транзисторы. Небольшая подсказка - маркировка кремниевых транзисторов начинается с букв "КТ", что означает Кремниевый Транзистор.
- использование схем, которые минимизируют обратный ток коллектора.
Обратный ток коллектора - важный параметр транзистора. Он приводится в даташите на каждый транзистор. В схемах, которые используются в экстремальных температурных условиях, обратный ток коллектора будет играть очень большую роль. Поэтому, если собираете схему, где не используется радиатор и кулер, то, конечно же, лучше взять транзисторы с минимальным обратным коллекторным током.
Читайте также