ВУЗ: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
Категория: Учебное пособие
Дисциплина: Электроника
Добавлен: 23.10.2018
Просмотров: 15664
Скачиваний: 29
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
,
характе
-
ризующий
зависимость
приращения
заряда
в
базе
от
приращения
напряжения
на
переходе
.
Соответственно
в
транзисторах
разли
-
чают
две
диффузионные
емкости
—
эмиттерную
и
коллектор
-
ную
.
Будем
считать
распределение
дырок
в
базе
линейным
(
рис
.
4.17),
что
имеет
место
при
условии
w
L
< .
Тогда
неравновесный
заряд
дырок
будет
выражаться
формулой
(2.47
а
),
если
ток
I
за
-
менить
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
(4.22),
получаем
диффузионную
емкость
эмиттера
:
152
.
D
D
ЭД
Э
T
t
t
C
I
r
=
=
ϕ
(4.31)
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
передачи
тока
эмиттера
.
Постоянная времени базы
До
сих
пор
сопротивление
базы
мы
не
учитывали
,
т
.
е
.
счи
-
тали
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
влия
-
нием
емкости
коллекторного
перехода
можно
пренебречь
.
В
этом
153
случае
величина
коллекторного
тока
,
К
I
строго
говоря
,
зависит
от
дифференциального
сопротивления
коллекторного
перехода
K
r ,
обьемного
сопротивления
базы
Б
r
и
внешнего
сопротивления
нагрузки
.
Если
транзистор
работает
в
активном
режиме
,
влияни
-
ем
сопротивлений
K
r
и
Б
r
на
ток
коллектора
можно
пренебречь
.
Таким
образом
,
в
реальном
транзисторе
при
заданном
токе
Э
I
ток
К
I
зависит
не
только
от
коэффициента
α
,
но
и
от
соотношения
сопротивлений
коллекторного
перехода
,
объемного
сопротивле
-
ния
базы
и
внешнего
сопротивления
нагрузки
.
В
области
высоких
частот
(
малых
времен
)
барьерная
емкость
коллекторного
перехо
-
да
оказывает
существенное
влияние
на
величину
коллекторного
тока
вследствие
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
соот
-
ношением
( )
( )
( )
( )
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 от параметров транзистора 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
со
-
гласно
(4.20)
зависит
от
напряжения
K
U
из
-
за
модуляции
толщи
-
ны
базы
.
Чем
больше
(
по
модулю
)
коллекторное
напряжение
,
тем
уже
база
и
тем
ближе
к
единице
коэффициент
переноса
дырок
.
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
графи
-
ке
,
на
рис
. 4.18, б
показана
кривая
1/(1—
α
),
которая
более
на
-
глядно
иллюстрирует
эти
изменения
,
сохраняя
качественный
ха
-
рактер
зависимостей
.
Зависимость
α
от
тока
эмиттера
(
рис
. 4.18,
б)
обусловлена
главным
образом
изменением
коэффициента
ин
-
жекции
.
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
принци
-
пиального
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