Пасынков.Полупроводниковые приборы (1084497), страница 47

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 47)

е. наблюдается ббльшая зависимость тока коллектора от напряжения иа коллекторе. Причины этого явления поясняет рис. 4.18, б, иа котором видно, что с увеличением напряжения иа коллекторе при постоянном токе базы увеличивается ток эмиттера и соответственно растет ток коллектора, Напомним, что основная составляющая тока базы (рекомбииациопиая) приблизительно пропорциоиальиа общему числу дырок з базе и, следовательно, пропорциональна площади под кривыми распределения концентрации дырок в базе. Смешение выходных статических характеристик вверх происходит в соответствии с формулой (4.40) и связано с увеличением тока эмиттера при условии постоянства иапряжеиия иа коллекторе и увеличения тока базы. Необходимо отметить различное рас- стояние между выходными характеристиками по оси токов при равных приращениях тока базы.

При малых токах базы кривые располагаются часто, при больших токах базы — редко, а затем опять часто. Неравномерность расположения характеристик связана с изменением коэффициента передачи постоянного тока базы (Ьщэ) при изменении тока (см. рис. 4ЗО). В транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, ток 7кэо превосходит ток !кно для схемы с общей базой (7кэо . Объясняется это тем, что при токе базы, равном 1 ~дпз нулю, и при подаче напряжения на коллектор относительно эмиттера (в схеме с общим эмиттером) р-и-переход эмиттера оказывается включенным под небольшое прямое напряжение. Поэтому обратный ток коллектора нз-за инжектированных из эмиттера в базу дырок увеличивается.

При напряжении иа коллекторе, равном нулю, т. е. при коротком замыкании коллектора с эмиттером, и при наличии тока базы р-л-переход коллектора оказывается включенным в прямом направлении, так как он, по существу, включен параллельно р-лпереходу эмнттера. При 7к — 0 и 7в Ф 0 из эмиттера происходит инжекция дырок, что обеспечивает около коллектора в базе их концентрацию, превосходящую равновесное значение. Если же концентрация неосновных носителей заряда в базе около Р-л-перехода превышает равновесную, то это соответствует прямому включению перехода.

Таким образом, транзистор работает в режиме насыщения при напряжении на коллекторе, равном нулю, и даже при небольшом запирающем напряжении на коллекторе относительно эмиттера. Значение этого напряжения определяет сопротивление насыщения транзистора (см. 94.6). На это напряжение влияют соотношение падений напряжения на эмиттерном и коллекторном переходах, объемное сопротивление коллектора и сопротивление базы. На объемном сопротивлении коллектора при прохождении тока создается падение напряжения, направленное так, что оно открывает коллекторный переход. Поэтому напряжение на внешнем выводе коллектора, соответствующее выходу транзистора из режима насыщения, возрастает.

Токи в базе транзистора направлены так, что создаваемое ими падение напряжения запирает наиболее удаленные от вывода базы части эмиттерного и коллекторного переходов (см. 9 4.5). Вследствие этого даже тогда, когда средняя часть коллекториого перехода уже запирается, его периферические области еще остаются открытыми и через них проходит ток к выводу базы (см. рнс. 4.7, а). В результате ток эмиттера замыкается не через внешний вывод коллектора, а через область коллектора и вывод базы.

Такое явление также приводит к росту напряжения, при котором транзистор выходит из режима насыщения. Диапазон этих значений напряжения коллектора тем больше, чеы больше 224 7г лл 7глр Ю Рис. 4.29. Статические характеристики передачи тока транзистора, вкивчениого по схеме с общим эмитгером Рнс. 4дэ. Выходные статические характеристики транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, прн больших напряжениях на коллекторе чем (7кзо„„а, соответствующее !в=0.

В этих условиях пробой транзистора происходит при напряжениях, ббльших Укэо„е, но не превышающих Сивое е. Однако после того как наступил пробой, ток через эмиттериый переход существенно возрастает, что является причиной роста коэффициента передачи тока эмнттера. Теперь для продолжающегося увеличения тока коллектора, т. е.

для выполнения условия 1й„в(=!, можно уменьшить коэффициент размножения М, уменьшив напряжение на коллекторе. Коэффициент передачи тока эмиттера при этом сохраняется равным единице, так как растет ток эмнттера. Таким образом, на статических характеристиках появляются участки с отрицательным дифференциальным сопротивлением (рис.

4Л9). Характеристики передачи тока. Семейство статических характеристик передачи тока транзистора, включенного по схеме с общим эмнттером, показано иа рис. 4.20. Общий характер этих зависимостей свидетельствует о том, что в транзисторе !к=!дно+ища!в. В связи с большей зависимостью коэффициента передачи тока базы Ьз,э от режима работы транзистора по сравнению с аналогичной зависимостью коэффициента передачи постоянного тока эмиттера характеристики передачи тока в схеме с общим эмиттером отличаются большей нелинейностью.

ток базы. Соответственно выходные статические характеристики транзистора в схеме с общим эмиттером прн малых напряжениях иа коллекторе и прн !вчь0 заходят в четвертый квадрант. При изменении направления входного (базового) тока, т. е. при изменении полярности постоянного напряжения на базе относительно эмиттера, уменьшается значение тока эмиттера, что приводит к уменьшению коэффициента передачи тока эмиттера. Следовательно, коэффициент передачи тока эмнттера достигнет единицы при ббльших значениях напряжения на коллекторе, Смещение статических характеристик передачи тока вверх при увеличении напряжения на коллекторе также более значительно по сравнению со смещением подобных характеристик схемы с общей базой, так как связано в данном случае не с уменьшением рекомбинации дырок при уменьшении толщины базы, а с увеличением тока эмнттера прн постоянном токе базы (см.

рис. 4.18, 6). При (гкэФО характеристики передачи тока выходят не из начала координат, а из точек на оси ординат, соответствующих токам (хэо. Характеристики обратной связи. Семейство статических характеристик обратной связи транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, приведено иа ГУ Гб рис. 4.2!.

Общий характер этих зависимостей можно выяснить путем анализа рис. 4.!8, б либо простым графическим перестроением семейства входных статических характеристик схемы с общим эмиттером. Смешение статических характеристик обратной связи вверх при увеличении тока базы также не требует спеха циальиого пояснения. Больший интерес представляют статические характеристики схемы с общим эмиттером, так как в иих указываются значения токов базы.

Для схемы с общей базой ток базы ие измеряется, а определить его по токам змиттера и коллектора с достаточной точностью невозможно, так как токи змиттера и коллектора мало отличаются. Рис. 4.2). Статические харак. тернстики обратной связи транзистора, включенного по схеме с общим змитгером й 4.9. РАВОТА ТРАНЗИСТОРА НА МАЛОМ ПЕРЕМЕННОМ СИГНАЛЕ Рассмотрим подробнее факторы, влияющие на работу транзистора при условии, что на его переходы помимо постоянных поданы малые переменные напряжения.

При этом в транзисторе проходят постоянные и малые переменные токи. Под малыми переменными напряжениями и токами будем понимать такие, при которых связь между ними остается линейной. Как отмечалось в 2 4.1, при работе транзистора на малом переменном сигнале его свойства определяются процессами переноса, накопления и рассасывания носителей, а также перезарядкой емкостей переходов. Чтобы рассмотреть зю подробнее, представим себе, чю через отдельные элементы транзистора проходит сигнал в виде небольшого прямоугольного импульса тока либо небольшого тонкого пакета носителей заряда. 226 ййарьеривя емкость эмнттера. Пусть прямоугольный импульс тока проходит через цепь эмиттера транзистора, включенного по схеме с общей базой.

Исходя из принципа работы транзистора, для того чтобы получить усиление, в базу должны быть инжектярованы носители заряда, для чего требуется изменение напряжения на эмиттерном переходе. Однако в связи с тем, что эмиттерный переход обладает барьерной емкостью С, бзю а цепь, в которую он включен, — конечным сопротивлением, найряжение на эмиттерном переходе изменится не мгновенно; значит, не р б) Рис. 4.23.

Искажение сигнала прн прохождении неосиовных носителей заряда через базу траизисторас а — схенвтнческвя структура трвнзисторв; б — движение пикета неосновних носителей заряда в базе, з — нмпульсм токов Рис. 4.22. Искажение сигнала нз-за влиянии барьерной емкости змнтгера: и — путь еикостной состввляющей токв; б — форма нмпульсв тока и нвпрнмсннн нв змиттернон пере ходе Ггрвничнзя коняентрвння неосноннмх носителей заряда з базе около зннтгерного переходя) мгновенно изменяется и инжекция носителей заряда (рис, 4.22).

Таким образом, наличие емкости эмиттера приводит к тому, что инжекция носителей в базу как бы замедляется, а если сигналы следук)т одни за другим через интервалы времени, сравнимые с этим замедлением, соответствующие пакеты инжектироваиных носителей заряда сливаются. Это первая причина искажения высокочастотных сигналов. Пролет носителей заряда через базу, Представим себе, что со стороны эмиттера в базу входит пакет инжектированиых носителей заряда (рис. 4.23).

Эти носители нарушают нейтральность базы, и в нее из иевыпрямляющего контакта должно войти соответствующее число основных носителей. Это происходит довольно быстро — за время диэлектрической релаксации. Следовательно, через вывод базы проходит импульс тока, равный им- 227 пульсу тока эмнттера. Далее пакет носителей начинает двигаться в базе к коллектору. Если в базе носители ие рекомбинируют и поле там неизменно, при таном движении отсутствует ток во всех электродах транзистора, так как инжектированиый в базу заряд нейтрализован. За время движения через базу пакет носителей заряда размывается из-за диффузии. Действительно, наличие градиентов нонцентрацни приводит к юму, что носители заряда, находящиеся иа переднем крае таного пакета, обгоняют его, а иа заднем нрае отстают и к коллектору подходит уже размытый панет носителей. Размытне пакета носителей заряда усиливается тем, что оии проходят в транзисторе разные пути из-за непараллельиости Р-л-переходов эмиттера н коллектора.

Особенно сильно это явление сказывается у краев эмиттера. Когда панет носителей доходит до колленторного перехода, иеосновные носители заряда вытягиваются из базы, ее электрическая нейтральность нарушается; следовательно, основные носители тоже выходят нз базы. Если бы в базе не происходила рекомбинация, вышедший из базы заряд оказался бы равным вошедшему, т. е. среднее значение тока базы оказалось бы рав ным нулю.

Однако через вывод базы ! протекает переменный ток, связанный л с изменением заряда носителей в базе. 2 Так нак в базе происходит рекомбинация, выходящий нз нее заряд несколь)) ко меньше входящего, что н дает некоторое ненулевое значение среднего тока базы. Когда время пролета носителей заряда через базу 2„„, оказывается большим, размытие импульса тоже увеличивается. Тогда, если сигнал представляет собой последовательность импульсов, оии перестают различаться в токе ноллектора.

Характеристики

Список файлов книги