Наконец, в режиме насыщения, когда t/к > 0. имеем / < а/ откуда получаем критерий насыщения в виде:

(15-6)

где /э.н - насыщающий ток эмиттера.

Поскольку коэффициент а характерен для включения ОБ, а мы рассматриваем ключ ОЭ, нужно в неравенстве (15-6) перейти от коэффициента а к коэффициенту Р; тогда критерием насыщения будет условие

/б>=/б. . (15-7)

где /б.в - насыщающий ток базы.

Как видим, режим насыщения определяется не значением токов, а их соотношением и может иметь место при весьма малых токах (порядка микроампер и меньше).

Опыт показывает, что удобно иметь не только критерий насыщения, но и количественную характеристику глубины насыщения. Такой параметр называется степенью насыщения 1147] и определяется как относительное превышение базовым током /g того значения /б.н, которое характерно для границы насыщения :

/б-/б.н р/б-/к. н

/б. н /к. н

(15-8)

Рассмотрим теперь зависимость межэлектродных напряжений насыщенного транзистора от заданных токов. Используя выражения (4-4), находим:

О-ьРЛб+к

/эб = фг1п кб = фг1п

эв ко

(15-9а) (15-96)

где /о - (1 -f Р/)/эо - величина, аналогичная току /ко 1см. (4-70)]. Напряжение L/g, = - Уб есть входное напряжение ключа. Что касается остаточного напряжения Us в цепи нагрузки, то оно определяется разностью t/кб - эб и с учетом (4-5) может быть приведено к виду

-Рлгб+ко/ лгб \

кэ = ф7-1п

-bV(n-P/)/6-b/,o/V

(15-10а)

В работе [147], автор которой ввел понятие степени насыщения, последняя обозначается буквой S и определяется как I/h.n, что, на наш взгляд, менее удобно. . .

Если /б > /ко, /эо, а Рлг/й >(3 -4- 4) / -(т. е. степень насыщения iV > 2 -f- 3), то остаточное напряжение выражается более простой формулой :

Из выражений (15-9), (15-10) и рис. 15-4 можно сделать следующие выводы.

1. С увеличением базового тока напряжение на эмиттерном переходеЧ/эб меняется мало, напряжение ка коллекторном переходе t/кб растет, а напряжение Цв (т- е. напряжение ка замкнутом ключе) уменьшается. В пределе, при h-oo, получаем:

кэ.мвн = Фг1па/ = -Ф7-1п1 +J--

(15-IOb)

Например, при Р/ = 0,5 -f- 5 напряжение /кэ.мии составляет соответственно -50 и -5 мВ.

2. Напряжения ка переходах Ue и LKe зависят от температуры примерно так же, как и в диодах (см. § 2-8), Однако температурные чувствительности каждого из этих напряжений несколько различны (из-за различия в токах и коэффициентах Р) и зависят от степени насыщения. Что касается напряжения иэ, то око, будучи разностью напряжений ка переходах, зависит от температуры гораздо слабее. Это подтверждается формулами (15-10).

Так, если пренебречь влиянием тепловых токов и положить /б>0,1/к. то из (15-106) при > 2 нетрудно получить, что температурная чувствительность напряжения иэ составляет не более -0,15 мВГС, т. е. по крайней мере на порядок меньше, чем температурная чувствительность отдельных переходов.

3. Начиная от значений N - 3 5 и выше, межэлектродкые напряжения мало зависят от тока базы, поэтому более высокие степени насыщения обычно нецелесообразны.

4. У кремниевых транзисторов, у которых тепловые токи ка несколько порядков меньше, чем у германиевых, напряжения ка переходах получаются больше. Напряжение 1/ мало зависит от тепловых токов и потому примерно одинаково у обоих типов трак-

* Следует заметить, что интегральные коэффициенты и Pj в режиме насьпцения не соответствуют формуле (4-73), которая записана для активного режима, т. е. для условия Uk < 0. Исходя из выражения (4-6) и аналогичного выражения для инверсного включения, можно показать, что в режиме насыщения

где для инверсного включения следует считать /э < 0.

зисторов (если ке учитывать омических падений напряжения - см. ниже).

Сравнительно малые межэлектродные напряжения насыщенного транзистора иногда позволяют считать его эквипотенциальной

точкой , что существенно упрощает статический анализ многих импульсных схем. На рис. 15-5, а в качестве примера показана обобщенная схема транзисторного ключа с источниками смещения и сопротивлениями в цепях всех трех электродов. В режиме насыщения и при условии Ед, £б, £g > 1 В схему на рис. 15-5, а можно заменить эквивалентной схемой ка рис. 15-5, б, в которой потенциал узловой точки - потенциал транзистора - определяется известкой формулой узлового напряжения

£ ЕШ1

(15-11а)

Рис. 15-4. Зависимость межэлектродных напряжений насыщенного ключа от токов и степени насыщения.

/ - К

ко- 3-к =

где gi - проводимости ветвей, а Ei - э. д. с. в этих ветвях.

В случае кремниевых транзисторов целесообразно вместо £б подставлять Е + 0,7 В, чтобы учесть падения напряжения на эмиттерном и коллекторном переходах. В этом случае ИтИдИ, а потенциал базы UiUT -0,7 В.

В более общих случаях (рис. 15-6), когда в схеме дополнительно действует генератор тока, формула (15-11а) также обобщается и для рис. 15-6, п и б принимает соответственно вид:

(15-U6)

gml

(15-Ub)

где gml - та часть проводимости g которая шунтирует генератор тока.

Формула (15-llB) остается в силе и в том случае, когда генератор тока подключен не к земле , как на рис. 15-6, б, а к узловой точке. В этом случае под проводимостью g-, следует опять понимать ту часть проводимости g, которая шунтирует генератор (на рис. 15-6, б - это проводимость g ,2).