«С»: Ну, как минимум, то, что представлено в табл. 13.1.

«А»: А какие вопросы по биполярным транзисторам еще остались без рассмотрения?

«С»: Да их еще порядком! Вот, например, такой параметр, как I_ко — ОБРАТНЫЙ ТОК КОЛЛЕКТОРА. Западные авторы обычно именуют его как ОБРАТНЫЙ ТОК ПЕРЕХОДА КОЛЛЕКТОР-БАЗА — I_сбо.

«Н»: А какова реальная величина этого тока?

«С»: Для германиевых транзисторов, например, ГТ322, ГТ329, ГТЗЗО и т. д. — его величина не превышает единиц микроампер при температуре окружающей среды +20 °C.

Для кремниевых транзисторов общего применения (маломощных) величина I_ко не превышает десятых долей микроампера. У наиболее высококачественных современных транзисторов этот параметр составляет величину несколько тысячных микроампера!

«А»: Странно, что такие малые токи доставляют столько беспокойства разработчикам электронных систем!

«С»: Еще бы! Возьмем для примера наиболее почитаемую электронщиками схему с общим эмиттером — ОЭ (рис. 13.6).

Когда-то многие радиолюбительские конструкции базировались на применении вот такой «простейшей» схемы усилителя с ОЭ. Невозможно себе даже представить, сколько десятков тысяч радиолюбителей испытали горчайшее разочарование, когда их первые простейшие приемники прямого усиления, где приведенная схемка, в основном и применялась, так никогда и не заработали!

«Н»: И все равно я не могу понять причину! Ведь выбором соответствующей величины R₁, мы устанавливаем базовый ток транзистора равным, например, 100 мкА. Если β = 50, ток коллектора I_к будет равен 5 мА, а этого вполне достаточно.

«А»: Ну, Незнайкин, ты рассуждаешь как раз на уровне тех радиолюбителей — неудачников, о которых мы только что говорили!

«С»: Да, потому что они не отнеслись серьезно к такому параметру, как I_к! А напрасно! Поскольку в действительности для этой схемы:

I_к = I_ко + B(I_б + I_ко)!

Таким образом, обратный коллекторный ток СКЛАДЫВАЕТСЯ с базовым током, а если учесть, что с ростом температуры на каждые 10 °C, I_ко возрастает, примерно, вдвое, то необходимость его минимизации становится очевидной.

«А»: А есть какая-нибудь возможность чисто схемным путем уменьшить I_ко?

«С»: К сожалению, I_ко есть параметр, который не зависит НИКОИМ ОБРАЗОМ от наших схемных ухищрений! Это собственный параметр транзистора, зависящий от многих причин. Например, от качества р-n-перехода, чистоты исходного кремния (германия), правильности кристаллической решетки, степени герметизации поверхности кристалла и т. д.

Но вот если ты спросишь, можно ли схемным путем в значительной степени УМЕНЬШИТЬ ВЛИЯНИЕ этого параметра (и его температурных изменений) на стабильность работы усилителя, то я отвечу — ДА!

«Н»: А каким образом?

«С»: Например, используя установку рабочей точки с помощью отрицательной обратной связи по току. Величины сопротивлений R₁ и R₂ выбираем такими, чтобы ток I_д превышал I_б в 10–15 раз (см. рис. 13.7).

В отсутствии входного сигнала, стабильность рабочей точки тем лучше, чем больше падение постоянного напряжения на R_э. Из практических соображений это напряжение выбирают равным, примерно, двум вольтам. Тогда, при возрастании с ростом температуры окружающей среды тока I_ко, увеличивается и падение напряжения на R_э. Но поскольку задаваемый резисторами R₁ и R₂ потенциал базы не изменяется, то, следовательно, уменьшается потенциал между базой и эмиттером транзистора. А это ведет к уменьшению коллекторного тока I_к. Но это… вызывает уменьшение падения напряжения на R_э. А при этом…

«А»: Возрастает U_б-э!..

«С»: Ну конечно же! То есть схема «отрабатывает» температурные изменения I_ко, обеспечивая стабильную работу схемы. Вот именно такая конфигурация схемы ОЭ характерна для «профессиональных» узлов.

«А»: Отлично, с I_ко разобрались!

«С»: В первом приближении, только в первом приближении! Но, сдержим наших коней, поскольку мы еще далеко не все рассказали о биполярном транзисторе. А потому самое время коснуться темы о его СЕМЕЙСТВЕ ХАРАКТЕРИСТИК.

«Н»: Что понимается под термином «семейство характеристик»?

«С»: Ну, прежде всего различают ВХОДНУЮ, ПЕРЕДАТОЧНУЮ и ВЫХОДНУЮ характеристики! Не разобравшись в них, переходить к схемотехнике бессмысленно! Дорогой Аматор, я знаю, вы достаточно вникли в суть этого вопроса, а потому прошу вас…

«А»: Лично я всегда относился с симпатией как к транзисторам, так и к их характеристикам! А потому предлагаю на всеобщее обозрение рис. 13.8.

Обратите внимание на семейство ВЫХОДНЫХ характеристик биполярного транзистора. Очень любопытной является точка «А». Здесь резкое нарастание коллекторного тока (для фиксированного U_б-э = 0,7 В) при повышении U_к-э от 0 до, примерно, 0,4 В неожиданно и полностью изменяет свой характер! И при дальнейшем повышении коллекторного напряжения, от 0,4 до 10 вольт, коллекторный ток возрастает ВСЕГО на ОДИН миллиампер!

«Н»: А если повышать U_к-э дальше?

«С»: Ход выходной характеристики будет оставаться все таким же ровным и плавным! Правда, если мы вовремя не остановимся, то в конце — концов добьемся того, что достигнем напряжения пробоя, при котором произойдет резкое, внезапное и, увы, необратимое разрушение транзисторной структуры.

Поэтому для каждого типа транзистора существует строго оговоренное паспортное значение предельного коллекторного напряжения. Оно, в зависимости от предназначения, типа и индекса транзистора, находится в пределах от нескольких (обычно не менее 10) вольт до многих сотен и даже тысяч вольт!

«А»: А насколько изменяется положение точки «А» у такого разнообразия транзисторов? Я имею в виду численные значения напряжения «большого перелома»?

«С»: Это очень важный вопрос! Проекция точки «А» на абсциссу U_к-э соответствует одному из важнейших параметров транзистора — НАПРЯЖЕНИЮ НАСЫЩЕНИЯ. Иначе — U_{к-э нас}. Чем эта величина меньше, тем более качественным считается транзистор. Дело в том, что это также чисто внутренний, нерегулируемый схемотехнически параметр транзистора. Прежде у старых германиевых транзисторов, например П416, U_{к-э нас} = 1 В. У кремниевых высоковольтных (первых выпусков, например КТ605) этот параметр достигал 5–6 вольт.

У наиболее популярных и массовых, например КТ315, в зависимости от индекса, U_{к-э нас} варьируется от 0,1 до 0,3 вольт.

«А»: Ну, а у наиболее качественных?

«С»: Да вот, например, отлично зарекомендовали себя такие маломощные транзисторы, как КТ342, КТ3102, КТ3107, КТ349 и т. д. Для них характерно значение рассматриваемого параметра порядка: 0,06—0,1 вольт. Заметим также, что U_{к-э нас} уменьшается при уменьшении величины коллекторного тока.