Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 46
Текст из файла (страница 46)
В р е м я ж и з н и т с увеличением уровня инжекцни (т. е. тока /,) меняется по-разному в зависимости от удельного сопротивления базы (рис. 1 — 26, а). Влияние коллекторного напряжения на время жизни практически отсутствует. В р е м я д н ф ф у з и и /о и пропорциональная ему постоянная времени т зависят оттока в той мере, в какой коэффициент диффузии зависит от уровня инжекции. Практически в области больших токов наблюдается некоторое увеличение времени /и [65). Коллекторное напряжение влияет на параметры гп и т„благодаря модуляции толщины базы.
А именно с ростом (/„тол>пина гп уменьшаегся, что уменьшает параметры /э н т„иногда на десятки процентов (если база достаточно тонка). Граничная частота /„соответственно возрастает. Что касается барьерных емкостей, то нх зависимость от режима определяется формулами (2 82) Зависимость от температуры. Параметры транзистора зависят от температуры даже пои неизменной рабочей точке (/з = сопз(„ (l, = сопз1). К о э ф ф и ц и е н т и е р е д а ч и а согласно (4-20) и (2-35) зависит от температуры через параметры т /) н рз (велнчину р, можно считать постоянной, так как слой змиттера является полу- металлом).
Из этих параметров главную роль играет время жизни, которое существенно возрастает с температурой (см. Рнс. 1-26, б). Поэтому коэффициент а растет при нагреве транзистора и уменьшается при его охлаждении. На рис. 4-20 для болыпей ясности показана температурная зависимость величины 1/ (1 — сь). Сопротивление эмиттерного перехода г, согласно (4-22) линейно зависит от температуры через параметр грг. Легко показать, что значение г, меняется приблизительно на 0,33е4/' С. Сопротивление коллекторного перехода г„согласно (4-24) зависит от температуры в основном через диффузионную длину Е (т.
е. через время жизни) и должно увеличиваться при нагреве транзистора. Такое увеличение действительно наблюдается в области от р иц а тел ь н ы х температур, но в районе комнатноч температуры (а иногда и раньше) оно сменяется спадом и кривая г„(Т) имеет максимум. Уменьшение г, при повышенных температурах объясняется влиянием утечек, а также изменением коэффициента ударной ионизации [см.
(4-67)1. К о э ф ф и ц и е н т о б р а т н о й с в я з и Р,„согласно (4-25) зависит от температУры чеРез паРамегР Фг, т, е. линейно, как и сопротивление г,. Объемное сопротивление базы гв меняется с температурой постольку, поскольку меняется удельное сопротивление. Зависимость р (Т) Ряя т в общем случае, как извест- 'г.
Ь хгр гчх гь но, иелинейна (см. $ 1-9); во кдм многом она зависит от концентрации примесей в базо- др з ~.к ггоо вом слое. В случае относи- и тельно низкоомной базы Л,й,„бэ Вбб ( Рв 'с Рг) что характерно для кремниевых транзисторов, сопротивление гз монотонно возржтает в рабочем Тз диапазоне температур. В слу- -бр -ер -гй а л1 чэ йр'и чае геРманиевых тРанзисто- Рис. 4-20. ззвиснмость ствтичешшх ров база нередко бывает реметров транзистора от температуры. относительно высокоомной (Рз ( Рг); тогда сопРотивление гз имеет максимУм пРи темпеРатуре 20 — 70' С (рис. 4-20), после чего уменьшается, поскольку примесный полупроводник постепенно превращается в собственный.
В р е м я ж и з н и т, как уже отмечалось, увеличивается с ростом температуры (см. Рис. 1-26, б), особенно тогда, когда сопротивление базы приближается к собственному. Поэтому такаи зависимость сильнее выражена у германиевых транзисторов. В р е м я д иффу з и и !р и постоянная времени т зависят от температуры через коэффициент диффузии Й и поэтому согласно (1-75а) долины несколько увеличиваться при нагреве транзистора, Поскольку эта зависимость имеет вид ~~ Т, она обычно не играет практической роли.
Для гермениевых транзисторов важное значение имеет темперзтурнзя ззвисимость теплового тока коллектора у,ч,. Будучи очень небольшим при комнатной температуре (0,1 — 0,014 режимного тока 1,), ои сильно возрастает при нагреве трзнзнсторв, е зто, кзк видно из рис. 4-11, а, смещает все кривые коллекторного семействе характеристик. В результате получзется к о с в е н н з я темпера- тУРивЯ зависимость пзРзыетРов.
ФУнкцию (,ч, (У! нет необходимости РзссмзтРивзть подробно, тек квк оне проанализирована в 4 2-6 применительно к тепловому току диоде. Напомним только, что зтз функция имеет зкспоненцизльный характер и что ток гк У геРмзвиевых тРанзистоРов УдваиваетсЯ с Ростом темпеРатУРы нз З вЂ” 1О'С, У кремниевых транзисторов при температуре до 100 'С главную роль играет не тепловой ток ! , з ток тсрмогенерзции ! , температура удвоения которого ке' состзвляет около 10'С.
Однако с токами ! н (и в кремниевых транзисторах, ке кзк пРавило, можно не считаться из-зе их малости даже при весьма высокой тем- перзгуре Полная аналогия с диодами имеет место в отношении температурной зависимости напряжения на эмиттерном переходе прн заданном токе 1, (см. $ 2-8). Напомним, что зависимость эта почти линейка (при низких уровнях инжекции) и характеризуется от р и ц ат ел ь ной чувствительностью, близкой к 2 мВ/'С для обоих типов транзисторов — кремниевых и германиевых. 4-7.
ххАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ ТРАНЗИСТОРА ПРИ ВКЛЮЧЕНИИ С ОБЩИМ ЗМИТТЕРОМ Статические характеристики и параметры. При включении ОЭ (см. рис. 4-4, б) входным током является ток базы, который и примем за параметр коллекторного семейства характеристик. но Рис. 4-зк Статические характеристики транзистора кри включении по схеме с общим эмиттером. а — ныходные: б — входные. Характеристики, показанные на рис. 4-21, несколько отличаются от характеристик ОБ.
Главные отличительные черты включения ОЭ, вытекающие из сравнения рнс. 4-21 и 4-11, сводятся к следующему. а) Кривые коллекторного семейства не пересекают ось ординат и полностью расположены в 1-м квадранте. Это легко понять из соотношения 1У„,! = )У„е~ + У,: кривые ОЭ получаются путем сдвига кривых ОВ (см. рис. 4-11, ц) на величину У„которая тем болыпе, чем больше ток. б) Кривые коллекторного семейства менее регулярны, чем в схеме ОВ: они имеют гораздо больший, неодинаковый наклон и заметно сгущшотся при больших токах. Ток при оборванной базе (когда 1и = О) намного больше тока /,, при оборванном эмиттере и зависит от выходного напряжения. Входной ток !е в принципе может иметь не только положительную, но и небольшую отрицательную величину (т.
е. молсет втекать в базу). в) Напряжение пробоя, которое на рис. 4-21, а обозначено через (1в, меньше, чем в схеме ОБ, по причинам, которые будут рассмотрены ниже. Влияние коллекторного напряжения на ток базы (рис. 4-21, 6) можно понять из того, что прирашение И/а„во.первых, аьвывает прирашение э. д. с. обратной связи ранЬУн и, во-вторых, частично падает на змиттерном переходе. Сба эти влияния направлены навстречу друг другу, причем главную роль играет второе. Помону с ростом (но модулю) напряжения (1к, кривые на рнс.
4-х1, 6 сдвигаются вправо — в сторону больших напряжений (гб. В аналитическом виде семейство коллекторных характеристик ОЭ при работе транзистора в активном режиме (У„( О) получается из выражения (4-10), если в правую часть подставить очевидное соотношение 1, = 1„+ 1б и выразить ток коллектора через ток базы: Га( и) Коэффициент при токе 1б является и н т е г р а л ь н ы м козффициемтож передачи базоюго тока.
Лля зтого важнейшего параметра введем специальное обозначение: (4-68) Тогда функцию 1„(1б) можно записать в следующей форме, аналогичной форме выражения (4-10): 1к н1б+ 1кю+ гй где (4-70) 1" .= (1+ (1) 1 о: (4-71) ь Га— 1+Р Часто последним членом в (4,.-69) пренебрегают; тогда получается аналог выражения (4-8) е: 1а = 11б+ 1ко (4-72) Минимальное значение коллекторного тока (1х = Ткз) получается при токе баЗЫ 1б = — l„з. СЛЕДОВатЕЛЬНО, В ДИаПаЗОНЕ От Тб = О ДО 1б = — Тк, тРаивнстор в схеме ОЭ может управляться отрипательныи входным током, что уже от мечалосы однако такая жвможиосчь относится только к гермзниевым травзисгоРам, поскольку у кремниевых транзисторов ток lхз практически равен нулю. Величина (1, входжцая в формулы (4-69) и (4-72), являетсч интегральной, так как связывает между собой п о л н ы е токи 1„и 1б. Такое пренебрежение не всегда опрандано, поскольку при атом не учи- тыааетсЯ наклон кРивых на Рис.
4-21, а. Током 1~е можно пРенебРегать только у кремниевых транзисгорсв н то при не очень высокой температуре (до 60 — 80 'С). Из формулы (4-72) легко получить о п р е д е л е н и е интегрального коэффициента передачи (ср, с (4-12а)1 к: д ко око (4-73 а) об+око Д иффе ренин ал ь н ы й коэффициент передачи определяется по аналогии с (4-11а) ьак (4-736) Учитывая соотношение Лб = г(7, — Ы„, убеждаемся, что формула (4-68) действительна не только для интегрального, но н для дифференциального коэффициента передачи. Связь между р и ~~ устанавливается тем же путем, что и в случае а, и имеет вид (ср. с (4-126)1: (4-75 а) " Для кремяневых трапансгеров Р=.гк/кб поскольку током !ко обычно можно пренебречь. Р Р+(ко+око) 17 (4-74) В дальнейшем мы пренебрежем зависимостью 5 от тока, за исключением специальных случаев, н будем использовать обозначение р как для дифференциальной, так и для интегральной величин. Учитывая, что а = 1, из (4-68) легко сделать вывод, что р~ 1.
Например, при типичных значениях со = 0,98 †: 0,99 получается р = 50 †: 100. Поскольку разность 1 — а очень мала, ясно, что коэффициент р гораздо сильнее зависит от всех тех факторов, от которых зависит коэффициент сг. К числу этих факторов относятся в первую очередь режим, температура и частота. Зависимость коэф. фициента усиления от частоты подробно рассматривается в следую щем разделе.
Что касается зависимостей от режима и температурыто они делаются особенно наглядными, если в формулу (4-68) подставить а из (4-21а). Тогда в общем случае (3 т 1 — т+.-- (гоФ)о й 1 Прн условии 1 — у ~~ — (гэ/1.)к получается: я~2 к о г (4-756) и Зависимость р от тока коллектора скрыта в параметрах у и т, зависимосгь от напряжения коллектора — в параметре гп, а зависимость от температуры — в параметрахгг и г. Все эти зависимости по сушеству определяются кривыми на рнс.
4-19 и 4-20, где использована величина 1/(1 — со) — (1. Ма=1; (4-76) (2-55) оно Рис. 4-22. Эививвлеитвви схема ОЭ вли иостоиииых составив«> (7В = Ум 2~ 1 — а. (4-77) с учетом соотношения оказывается равным: Индекс () принят здесь потому, что при этом напряжении результирующий коэффициент передачи базового тока обращается в бесконечность: Ма 1 — л«а Нетрудно убедиться, что формуле (4-72) соответствует эквивалентная схема для постоянных составлякицих, показанная на рис. 4 22 и являющаяся аналогом эквивалентной схемы ОБ на рис.
4-12, б. При необходимости обе схемы можно дополнить соответственно сопротивлениями г„и и,',. И та, и другая схемы не содержат генератора р,„У„и потому не отражают реального сдвига входных характерйстик в зависимости от У„что практически не существенно. Теперь рассмотрим специфику характеристик ОЭ в области пробоя. При наличии ударной ионизации коэффициент передачи сс увеличиваегся в М рвз. Подставляя значение Ма в формулу (4-68), приходим к выводу, что при Ми -> 1 коллекторный ток в схеме ОЭ неограниченно увеличивается. Следовательно, напряжение лавинного пробоя в схеме ОЭ определяется усло- вием Для типичных значений сс = 0,98 и п = 3 получается У = = 0,3 Ум Как видим, пробой в схеме ОЭ происходит при значительно меньшем напряжении, чем в схеме ОБ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
