Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Так, переходная характеристика имеет , левую начальную производную, что отражает задержку фронта. Граничная частота получается на хо»4 выше, чем (4-46). Фазовый сдвиг на граничной чанге равен; щ» — бз . а(з) = (4-49) Здесь согласно (4-39) т„= тн = 0,8(о' (4-50 а) 1~=1~=0,2Ь. (4-50б) Оригнналом изображения (4-49) является обычная экспоненциальная характеристика„но сдвинутая относительно момента 1 = 0 на время 1„: и(1) О, (4-51 а) »х(1)=а(1 — е ггтп), (4-51б) Частотная характеристика получается из (4-49) в виде — ген н »х (4-52) 1+!— ыа Амплитудно-частотная характеристика по форме совпадаег с выражением (4-47а): 1а~= 1+ (ю/юп) (4-53) но граничная частота количественно отличается от (4-48) в связи с Различием выражений (4-44) и (4-50а), а именно: 1 2,5В (4-54) та »)газо-частотная характеристика п р н н ц и п и а л ь н о отличается от соответствующих характеристик 1-го н 2-го приближений: р = — ю(,„— 1д ~ — "1.
(4-55) »ыа»' Однако, несмотря на болыпую точность, 2-е приближение неудобно при практических расчетах. Поэтому, если 1-е приближение по тем или иным причинам неприемлемо, используют аппроксимацию (440), которая применительно к коэффициенту передачи тока имеет вид: Отличие состоит в том, что в данном случае фаза неограниченно возрастает с увеличением частоты, тогда как в 1-м приближении <р (оо) = — 90', а во 2-м приближении ер (оо) = — 180'. т(то касается сдвига фазы на граничной частоте, то в данном случае~ра = — 59'; это значение почти совпадаег с точным значением — 57', получаемым из выражения (4-42б).
На рис. 4-15 показаны оригинал функции (4-42а), а также оригинал 1-го приближения (4-43). Оригинал 2-го приближения практически сливается со строгим решением, а оригинал аппроксимации (4-49) отличается от строгого решения только в начальной части, поскольку функция (4-51) начинается из точки 7 = 0,2 го. На рис. 4-16 показаны точная и приближенные частотные характеристики, соответствукзциефункциям (4-426), (4-46) и 2-му приб. лиженню. Характеристики, со- 7,0 ответствующие функции (4-52), практически совпадают с точ- 7 ар ными кривыми.
бсу-- Перейдем теперь к оценке с влияния постоянной времени т . ,' г — Учет этой постоянной времени о сводится к перемножению изо- бражений и (з) и у (з). При этом Рне. 4-15. Переходные хзрактернетн- степень операторного полинома кн козФФнмнента пеуедачн.
в изображении а (а) повышается С вЂ” верное нрнбннжение: 3 — етрнгне решение. и в соответствующем оригинале появляется дополнительная экспонента с постоянной времени т„. Такие функции, как уже отмечалось, на практике неудобны. Поэтому целесообразно путем приближений сохранить изображение типа (4-49). Обычно это удается сделать без большой погрешности. Примем для коэффициента переноса функцию (4-40).
Умножая ее на (4-30б), получаем изображение а (з) в общем виде: — не „ "() = (1+ *,)(1+=.1-. (4-56) Пусть сначала т м т„. Тогда согласно общим свойствам такого рода изображений (см. сноску на с. 199) можно считать т„постоянной времени, а т — д о п о л н и т е л ь н о й задержкой. Иначе говоря, в случае т 4, 'тн действительно изображение (4-49) с параметрамн ' (4-57 а) (4-57б) уна ~ (на + 'хт = 0,2(о + 'гт. а Прн условии т ~0,2 7 роль постоянной времени т согласно (4-буйй о т становится воойце пренебрежимо малой. В атом случае на эквивалентной схеме транзистора (рнс. 443) монино не учитывать налнчня емкоетн С, что характерно для ннзкочаетотных транзисторов. 211 20 а, 1 аз 02 Г» 007 0,1 10 100 60 а) 0 20' 40' На рис. 4-17 влияние постоянной времени т подытожено 0, 01 10 д(0 дт7 0) Рис.
4-16. Чпстотные хзрлктеристпкп козффипиентв передлчп. л — лпплпттлоо-члстотппсг б — фплочлсгогпме. Крлпые ~юплчлюг: à — перлов прпблпшеппа З вЂ” строгое решение: Л вЂ” второе прпблпжлвпо. Рис. 4-17. Зависимость динамических параметров козффнцпентл передлчя тока от постоянной времени зынттерной цепи.
в виде кРивых, котоРые позволЯют пРи любом значении тт найти соответствУющие значениЯ т, и 1мв Часто н соответствии с (4-41) изображение ст (з) записывают в виде — л(сс ) ()="— " 1+ вта (4-50) Пусть теперь, наоборот, т )) т . Тогда нз тех же соображений можно считатьт постояннои времени, ат„до п о л н в т ел ьн о й задержкой. Зйачит, и в этом случае действительно изображение (4-49), но с паРаметРами та т =гС,; (4-58 а) 1ва юю(лл+ тп (о- (4-58б) Менее типичен случай, когдв постоянные времени т ~ и т„имеют срзвннмые сливины, т. е.
различаются не более чем и 1,5 — 2 рзэп. При этом изсбрпжеине (4-56) можнО пРиближенно записать в виде пл зп ш(з) = (4-69) (1+зг~ ) ' где постоянная времени тт блнзкз к средиезрифмегнческому обоих компонентою 1 г,— — (т +т„). 2 Функции (4-59) практически столь же неудобна, кзк и (4-56). Однако с не.
которой погреюносп ю ее можно заменить функцией (4-49), если в последней положить тп=-)Г2 тт„. ПРн этом вРемена нврвствния, вычисленные по нзобрвжениям (4-59) и (4-49), будут одинаковыми. где фактор задержки с =- г, )т . Как видно из рис. 4-17, фактор задержки может иметь значения от 0,25 до 0,66 в зависимости от значения т . Если т„= 0 (точнее, если т <,.', *0,2 го), то обычно принимают с = 0,25.
Частотные характеристики коэффициента сз с учетом г„можно описывать единым выражением (4-52), заимствуя параметры (зз и г„из рис. 4-17. Иногда выражение (4-52) записывают в форме, аналогичной (4-60): — Н (в/в,„) м= (4-61) )+)в ыв где при достаточно малых значениях т„полагают с = 0,25. Общий важный вывод сосюит в том, что влияние эмиттернои емкости — параметра, ие связанного с процессами в базе, — учи- тывается путем измег(АП) аР(())=сг~Ш~ Р а Р [аи ] не ил париметркн козФ- физ(лента переноса. Тем самым удается избежать усложнения аналитических выражений, харак- РЮ теризующих переходный процесс передачи тока. ил=салат к 7~ =салаг т диффузионные емкости.
Понятие диффузионной емкости было а)' сг введено при рассмотреРяс. 448. Рцменевия заряда в базе, обуслов. нии диодов (см р - ) но ов см. кз 2-9) лввавшве диффузионные енкосгя змвттвра (а) как параметр, характеи коллектора (б). ризующий зависимость приращения заряда в базе от приращения напряжения на переходе. Соответственно в транзисторах различают две диффузионные емкости — эмиттерную и коллекторну1о. Будем считать распределение дырок в базе линейным (рис. 4-18), что имеег месю при условии го ( Ь.
Тогда неравновесный заряд дырок будет выражаться формулой (2-87а), если ток 7 заменить на 7,: ' зз 2В ззл. Дифференцируя (4-62) по напряжению (), н учитывая (4-22), получаем диффузионную емкость эмиттера: Чг Например, если Го = 0,1 мкс и г, = 25 Ом, то Ска = 4000 пф. Перезарядка емкости С,, связана с распространением ннжектированных носителей вдоль базы, т. е. отражает тот же процесс. что и переходная характеристика коэффициента ц. Иначе говоря, диффузионная емкость эмиттера заряжается и е о с н о в н ы м и носителями и, следовательно, наличие этой емкости никак не отражается на коэффициенте иижекции. Поэтому емкосгпь Ссж ыи в коем сдрчпа ие долдона аходцгпэ в выражение (4-3!).
Сумма С, + Сеж характеризует лишь инерционность н а п р я ж е и и я н а э м и ттерном переходе при заданной ступеньке т о к а 1,. Во избежание недоразумений емкости С, и Ссж рисуются на эквивалентной схеме раздельно. полее строгий анализ показывает, что напряжение на эмнттерном переходе прн скачке тока 1э меняется не по зкспоненцнальному закону„ т. е. постоянная времени г,(Сэ + Смг) неточно отражает переходный процесс.
Однако, чтосы не осложнять расчеты, переходный процесс и,(й все же считают экспоненцналь- ным, но постоянную времена несколько уменьшают. Тогда дн~фузнонная емкость эмнттера равна (ЗЗ): 2 ! Оэ х=- з г, Дифференцируя (4-62) по напряжению Уя (при 1, = сопз!), получаем диффузионную емкость коллектора.
Используя выра- жения (4-23) и (4-24), можно привести ее к виду Г ~э~ !эи (4-64» 24!у в р и„г„ Например, если т = 2 мкс и г, = ! МОм, то Сзж = 2 пФ. Как видим, емкость С„„несравненно меньше, чем Сэю Это объясняется разным механизмом влиянии напряжений У, и 0„ на заряд в базе: приращение ЛУ, влияет на заряд непосредсгвенно, меняя количество инжектируемых носителей, тогда как прираще- ние ЛУ„влияет на заряд косвенно благодаря модуляции толщины базы (эффект Эрли).
Диффузионная емкость коллектора С„„играет относительно малую роль, поскольку ее значение не превйшает значения барьер- ной емкости С„. Сумма С„+ Сзж определяет инерционность напря- жения на коллекторном переходе по от н о ш е и и ю к с к а ч- кам коллекторного тока. В остальных случаях эти емкости тоже нельзя суммировать, так как они перезаряжаются носителями разных типов: барьерная емкость — основными, а диф- фузионная — неосновными.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
