Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 45
Текст из файла (страница 45)
В частности, инерционность обратной свнзи по напРЯжеиию обУсловлена тол ь к о емкостью Сам Поскольку коэффициент )г,„очень мал (см. Э 4-4), его инерционность несущественна, и поэтому ниже понятие диффузионной емкости коллектора не используется. Диффузионная емкость эмиттера не будет специально изобра- жаться на схемах; она должна учитываться лишь тогда, когда инер- ционность эмитгерного напряжения имеет самостоятельное зна- чение. Постоянная времени базьь До сих пор сопротивление базы по существу считалось отсутствующим, так как внешнее напряже- ние (/„считалось приложенным н е и о с р е д с т в е н н о к коллекториому переходу. С учетом сопротивления гв (см.
рис. 4-13) ток генератора и1, не полностью идет во внешнюю цепь: часть тока ответвляется во внутреннюю цепь г„С„. Таким образом, в реальном транзисторе при заданном токе 1, ток 1„зависит не только от коэффициента а, яо н ст соотношения сопротивлений коллекторногп перехода н базы. В области высоких частот и малых времен активной составляющей г„ можно пренебречь, так что токораспределение в этом случае обусловлено сопротивлениями го и Х,(з) = 1/зС,. Очевидно, что в н е ш и и й ток коллектора будет связан с током эмиттера соотношением (4-65) где (4-66) тб = гбСк. Как видим, если принять для а (з) изображение (4.49), то выражение (4-66) будет иметь форму (4-66).
Следовательно, выводы, которые были сделаны выше относительно влияния постоянной времени 'г„, остаются в силе н для данного случая применительно к постоянйой времени то. А именно, поскольку практически у всех транзисторов (в том числе высокочастотных) выполняется условие тв «- 0,6 т, то поппоянная времени го почти всегда играегп роль допалншпельнай задержки фронта, т. е. суммируется с временем задержки 1, Однако цепочка гв, С„ не только вносит поправку в динамические параметры коэффициента а. Более важное значение имеет тот факт, что эта цепочка обусловливает о б р а т н у ю с в я з ь, так как через емкость С„и сопротивление г„часть коллекторного напряжения передается на вход транзистора. Такая обратная связь может быть существенной при небольшом сопротивлении источника тока 1,.
С ростом частоты обратная связь усиливается и на граничной частоте сов = 1/то коэффициент передачи цепочки гв, С„составляет 0,7. На низких частотах (го ~~, 'гоо) обратная связь пренебрежимо мала. Инверсные параметры. Расчет инверсных параметров осложняется тем, что иижекция со стороны коллектора означает распространение дырок не только в активной обласги базы, но и в промежуточной области, т. е.
в кольце 2 (рис. 4-14). Обычно площади эмнттера и коллектора различаются в 2 — 3 раза и более, так что роль промежуточной области оказывается весьма существенной. Не пытаясь провести сложный анализ неодномерной модели, рассмотрим особенности инверсных параметров, руководствуясь качественными соображениями.
Очевидно, что значительная часть ннжектированных дырок не попадет на эмиттер и будет рекомбинировать на поверхности, прилегающей к эмиттеру, а также в объеме пассивной области базы. В о означает уменьшение эффективного времени жизни и диффузионной длины: тг(тл, 'Й~~~л. Соответственно согласно (4-20) уменьшится величина а, т. е. аг«пл. Практически коэфФициент аг лежит в пределах 0,75 — 0,9. Поскольку в инверсном Режиме траектории дырок, движущихся от коллектора к эмиттеру, в среднем длиннее, чем о~ (из-за движения части дырок через промежуточную область), следует согласно (4 И) и (4-48) ожидать ухудшения переходных и частотных свойств: тот) таю*' гз г(гали.
что имеет место в действительности. 4.6. ЗАВИСИМОСТЬ ИАРАМКТРОВ ОТ РЕЖИМА И ТЕМПЕРАТУРЫ Зависимость от режима. Параметры транзистора зависят от рабочей точки. Величинами, определяющими режим, считаются ток 1, и напряжение (7„. Посмотрим, как меняются параметры транзистора в зависимости от этих величин. Коэфффициент передачи тока асогласно(420) зависит от напряжения (7„из-за модуляции толщины базы. Чем больше (по модулю) коллекторное напряжение, тем уже база и тем ближе к единице козфрициент переноса дырок. Следователыю, коэффициент и увеличиваегся с ростом (7„приближаясь к величине у. Вторым фактором, приводящим к зависимости а ((7„), является ударная ионизация в коллекторном переходе. При налички ионизации ток 1„ возрастает в М раз, где М определяется выражением (2-55).
Соответственно получаем: ам=Ма, где а = ух. Очевидно, что даже очень незначительное превышение М над единицей может существенно приблизить коэффициент а к единице. Более того, при сравнительно небольшом напряжении (20— 90 В) может получиться а~ 1, что качественно меняет свойства транзистора (см. 9 5-2). Поскольку относительные изменения а очень невелики и их ~РУдно отобразить на графике, на рис. 4-19, а показана кривая 11(1 — а), которая гораздо ярче иллюстрирует эти изменения, ~~драная качественный характер зависимостей.
' Зависимость и от тока эмнттера (рнс. 4-!9, б) обусловлена главным образом изменением коэффициента инжекцин у: с'увеличением тока модулируется (уменьшается) сопротивление базы " согласно (2-74) уменьшается коэффициент 'р. Соответствующий ад коэффициента а является важным фактором, ограничивающим максимальный рабочий ток транзистора. Уменьшение коэф- фнцнента са в области малых токов объясннется двумя прнчннамн. Во-первых, уменьшаегся эквивалентный козффнцнент диффузии 1см.
(2-72)1. Во-вторых, возрастает роль тока рекомбннацнн в области эмнттерного перехода (см. $ 2-8). Поскольку зтот ток обусловлен у ходом электр онов нз базы, общий козффнцнент ннжекпнн соответственно уменьшается. Первая причина 1631, свойственная всем бездрейфовым транзнсторам, приводит к уменьшению га всего на несколько процентов. Вторая причина, характерная для кремниевых транзнсторов 1641, может прнвестн к уменьшенню а в 2 рава н больше (прн этом величина 1! (1 — сс) может уменьшиться в десятки раз).
/гак 'х/ОГ г„Г кОм 00 т'н кОм 7200 00 800 т0 т/00 га 7200 000 /ОВ 0 7 г 8 Ф мл а) б) Рис. 4-19. Зависимость статических параьктров транзястора от режима. а — нрн ностанннон тока нннттерн: б — нрн оостонннон колнанторнон нннрн. женин. В настоящее время, особенно в связи с рааработкой маломощных интегральных схем, поведение транзисторов в области малых токов и напряжений привлекает особое внимание. Вопрос этот в общем достаточно слоткный, но неко. торсе представление о зависимости сс (/,) при малых токах можно получить нз следующих соображений. Будем считать, что электронная составляющая змитюрного тока обусловлена т о л ь к о рекомбииацией в переходе и, следовательно, имеет структурУ (2-61): а дырочная составляющая имеет обычную структуру (2-ЗЗ): и/ет /„,=аре тле ар определяется выражением (2-3бб).
Запишем коэффициент инжекцнн в анде /, у — и/звт ' +/ ) +ос — /звт Если зкспоненциальный множитель выразить через )//нр и, полагая у = В заменить / р ни /, то 1 где параметр Ь после подстановок и преобразований имеет следующее значение: обзасти микротоков можно принять и= у, а величину 11(1 — сг) (рис. 4-19), которая более наглядно характеризует изменения м, представить в виде — „=1+-1-)'1, уг), 1ь. Приведенные соображения подтверждают я конкретизируют спад а с уменьшеяием тона, а также иллюстрируют зависимость этого спада от ряда факторов. В первую очередь следует отметить прямую зависимость сг от времени жизни т и тем самым от свойств и состояния поверхности в области перехода.
Спад коэффициента передачи в области больших и малых токов приводит к наличию максимума на кривой а, который имеет место при некотором небольшом токе. Этот ток обычно близок к рекомендуемому в качестве номинального. Сопротивление эмиттерного перехода г„ как следует из выражения (4-22), обратно пропорционально току эмиттера вплоть до очень малых значений последнего. Зависимость г, ((1„) очень слаба, и практически ею можно пренебречь. Со п р от и и л е н и е к о лл е кто р н о г о п е р е х о да г„согласно (4-24) тоже обратно пропорционально току 1„но сушественно зависит и от напряжения ()„а именно пропорционально "гЪ'„.
С ростом (1„ог ) до 10 — 20 В сопротивление г„должно было бы увеличиться в 3 — 4 раза. Однако этот эффект обычно маскируется поверхностными утечками, а также ударной ионизацией в коллекторном переходе. В результате сопротивление г„оказывается меныпе ожидаемого значения и с ростом ()„даже уменьшается. Чтобы проиллюстрировать влияние ударной ионизация на величину г», положим ((1»Л), )" ~ 1 и запишем коэффипиент ударной нонизапин (2-55) в приближенном виде 81 1+((7„1и ) Если теперь подставить сгм — — Ма в выражение (4.8) и проднфферанпнровать «м, у о„Жа 1" (4-67) Пусть, например, (/м = 50 В; 1„= 1 мрл ()» = 5 В; в = 3; при этом г» = 1,7 МОм, тогда кзк из формулы (4-24) для того же режима г„= 4,2 МОм.
К о э ф ф и и и е н т о б р а т н о й с в я з и р,„согласно (4-25) обратно пропорционален р'(1„ и не зависит от тока 1,. Объемное сопротивление базы гэмодулируется при больших токах эмиттера. Эта модуляция имеет место в первую очередь в активной области базы. Поэтому с ростом тока 1, сопрот)'влепив активной области играет все меньшую роль и суммарная величина гз все больше определяется пассивными областями (см. Рис. 4-14 и формулу (4-27)).
Зависимость сопротивления активной области базы гк, от эмиттерного тока примерно такая же, как в случае диода с тонкой базой (см. Рис. 2-34, кривая сп//. ~ 0,5). Если при малом токе составля>ощая гм имеет значительный удельный вес в общем сопротивлении гк, то с ростом тока значение га может измениться весьма существенно (в 2 — 3 раза и больше). Изменение коллекториого напряжения приводит к модуляции толщикы базы и обусловливает зависимость га((/к). Эта зависимость относится тоже в основном к активной области и выражается в увеличении составляющей гг„ с ростом напряжения сГк. Обычно зависимость га((/к) выражена слабо, за исключекием высокочастотных травзисторов с особо тонкой базой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
