Файл: Электроника Ицкович Учебное пособие Ч1 2017.pdf

151

1 
 
0,6 
 
0,2 
 

 ά  
ά

0 

f 
f

ά 

1 

2 

0,01        0,1            1              10          100 

а 

-60 

-100 

град 

-20 

φ

f 
f

ά 

0,01        0,1            1              10          100 

б 

2 

1 

Рис. 4.16 — Частотные характеристики коэффициента передачи: 

а — амплитудно-частотные; б — фазочастотные.  

Кривые: 1 — приближенное решение; 2 — строгое решение 

Диффузионные  емкости.  Понятие  диффузионной  емкости 

было введено при рассмотрении диодов  как параметр, характери-

зующий  зависимость  приращения  заряда  в  базе  от  приращения 

напряжения  на  переходе.  Соответственно  в  транзисторах  различа-

ют  две  диффузионные  емкости — эмиттерную  и  коллекторную. 

Будем  считать  распределение  дырок  в  базе  линейным  (рис. 4.17), 

что имеет место при условии 

w

L

<

. Тогда неравновесный заряд ды-

рок будет выражаться формулой (2.47а), если ток 

I

 заменить на 

Э

I . 

2

.

2

Э

Э D

w

Q

I

I t

D

Δ =

=

                                (4.30) 

Дифференцируя (4.30) по  напряжению 

Э

U   и  учитывая 

(2.28), получаем диффузионную емкость эмиттера:  

.

D

D

ЭД

Э

Э

T

t

t

C

I

r

=

=

ϕ

                                   (4.31) 

152

Дифференцируя (4.30) по напряжению 

K

U

  (при 

Э

I

const

=

) 

и используя выражения (4.23) и (4.24), можно привести диффузи-
онную емкость коллектора к следующему виду: 

0

2

Э

КД

Д

K

K

I w

C

qN

r

D U

ξ ξ

τ

=

=

.                        (4.32) 

                                             а                                       б 

Рис. 4.17 — Изменение заряда в базе, приводящее  

к образованию диффузионных емкостей эмиттерного (а)  

и коллекторного (б) переходов 

 
Диффузионная емкость коллектора Скд играет относительно 

малую роль, поскольку ее величина значительно меньше  барьер-
ной емкости Ск. Поэтому при анализе эквивалентных схем диф-
фузионная  емкость  коллекторного  перехода  не  учитывается. 
Диффузионная  емкость  эмиттерного  перехода  не  изображается 
на эквивалентных схемах, а учитывается в коэффициенте переда-
чи тока эмиттера. 

 
Постоянная времени базы 
До сих пор сопротивление базы мы не учитывали, т. е. счита-

ли  равным  нулю. 

K

U

  считалось  приложенным  непосредственно 

к коллекторному  переходу.  Ток  генератора 

Э

I

α   (см.  рис. 4.13) 

не полностью  идет  во  внешнюю  цепь:  часть  тока  ответвляется 
во внутреннюю цепь 

K K

r c . В области низких и средних частот вли-

янием емкости коллекторного перехода можно пренебречь. В этом 
случае  величина  коллекторного  тока, 

К

I   строго  говоря,  зависит 

153

от дифференциального сопротивления коллекторного перехода 

K

r , 

обьемного  сопротивления  базы 

Б

r   и  внешнего  сопротивления 

нагрузки. Если транзистор работает в активном режиме, влиянием 
сопротивлений 

K

r   и 

Б

r   на  ток  коллектора  можно  пренебречь.  Та-

ким образом, в реальном транзисторе при заданном токе 

Э

I  ток  

К

I  

зависит не только от коэффициента 

α

, но и от соотношения сопро-

тивлений коллекторного перехода, объемного сопротивления базы 
и  внешнего  сопротивления  нагрузки.  В  области  высоких  частот 
(малых времен) барьерная емкость коллекторного перехода оказы-
вает существенное влияние на величину коллекторного тока вслед-
ствие  уменьшения реактивного сопротивления С

К

,  а  это  приводит 

к тому,  что  часть  коллекторного  тока  ответвляется  во  входную 
цепь.  Величина  коллекторного  тока  уменьшается.  Ток  коллектора 
будет связан с током эмиттера очевидным соотношением 

( )

( )

( )

( )

1

C

K

Э

Э

C

Б

б

X

p

p

I

p I

I

X

p

r

p

α

= α

=

+

+ τ

,                 (4.33) 

где 

б

б

К

r С

τ =

.                                       (4.34) 

Выражение (4.33) справедливо  при  выполнении  условия: 

тока короткого замыкания на выходе. 

Как  правило,  транзистор  является  элементом  некоторого 

устройства, например, усилительного каскада и в цепи коллекто-
ра включено сопротивление нагрузки. В этом случае емкость 

К

С  

является элементом цепи, которая создает отрицательную обрат-
ную связь, т. е. часть выходного тока в противофазе ответвляется 
на вход, что приводит к уменьшению тока коллектора на высоких 
частотах  (малых  временах).  Таким  образом,  в  области  высоких 
частот  выходной  ток 

К

I   уменьшается  как  за  счет  инерционных 

свойств коэффициента передачи тока эмиттера, так и паразитной 
емкости коллекторного перехода, которая создает отрицательную 
обратную связь. 

154

4.6 

Зависимость

параметров

транзистора

от

режима

и

температуры

 
Зависимость  параметров  транзистора  от  режима.  Пара-

метры  транзистора  зависят  от  рабочей  точки.  Будем  считать  ве-
личинами,  определяющими  режим  транзистора  по  постоянному 
току: ток 

Э

I  и напряжение 

К

U

. 

Рассмотрим,  как  могут  меняться  параметры  транзистора 

в зависимости  от  этих  величин.  Коэффициент  передачи  тока 

α

согласно (4.20) зависит от напряжения 

K

U

 из-за модуляции тол-

щины базы. Чем больше (по модулю) коллекторное напряжение, 
тем уже база и тем ближе к единице коэффициент переноса ды-
рок. Следовательно, коэффициент 

α

 увеличивается с ростом 

К

U

. 

Вторым  фактором,  приводящим  к  зависимости 

( )

K

U

α

,  является 

ударная ионизация в коллекторном переходе. Поскольку относи-
тельные  изменения 

α

  невелики  и  их  трудно  отобразить  на  гра-

фике,  на  рис. 4.18, б  показана  кривая 1/(1—

α

),  которая  более 

наглядно  иллюстрирует  эти  изменения,  сохраняя  качественный 
характер  зависимостей.  Зависимость 

α

  от  тока  эмиттера 

(рис. 4.18, б) обусловлена главным образом изменением коэффи-
циента инжекции. 

Уменьшение  коэффициента 

α

  в  области  малых  токов  объ-

ясняется двумя причинами. Во-первых, уменьшается эквивалент-
ный коэффициент диффузии. Во-вторых, возрастает влияние тока 
рекомбинации  в  области  эмиттерного  перехода.  Ток  рекомбина-
ции обусловлен уходом электронов из базы, общий коэффициент 
инжекции уменьшается, что приводит к уменьшению коэффици-
ента передачи тока эмиттера. Первая причина приводит к умень-
шению 

α

  всего  на  единицы  процентов,  т. е.  не  оказывает  прин-

ципиального  влияния  на  коэффициент  передачи  тока  эмиттера. 
Вторая  причина,  которая  особенно  сильно  выражена  у  кремние-
вых транзисторов, может привести к значительному уменьшению 

α

. В настоящее время, особенно в связи с разработкой маломощ-

ных  интегральных  схем,  поведение  транзисторов  в  области  ма-
лых токов и напряжений привлекает особое внимание.  

155

В области микротоков можно величину 

(

)

1 1

−α

 (рис. 4.18), 

которая более наглядно характеризует изменения 

α

, представить 

в виде: 

1

1

1

1

Э

I

b

= +

− α

;    

0

0

2

T

wS

b

D

ς ς

ϕ

=

τ

Δϕ

, 

где 

τ

 — время жизни носителей. 

Приведенные  соображения  подтверждают  и  конкретизиру-

ют  спад 

α

  с  уменьшением  тока,  а  также  иллюстрируют  зависи-

мость этого спада от ряда факторов. 

r

Э 

r

K 

1/1-ά 

r

б 

U

K 

r

K 

1/1-ά 

r

б 

r

б

, r

k

, r

Э

, 1/1-ά 

I

Э

=const 

r

Э 

r

б

, r

k

, r

Э

, 1/1-ά 

U

K

=const 

I

Э 

мА

0,5

3

а

б

Рис. 4.18 — Зависимость статических  

параметров транзистора от режима: 

а — при постоянном токе эмиттера,  

б — при постоянном коллекторном  

напряжении