Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 60
Текст из файла (страница 60)
Рнс. 5-3. Структура тока через колленгорный переход точечного транзистора. 5-2. ЛАВИННЫЙ ТРАНЗИСТОР Лавинные транзисторы по сравнению с обычными транзисторами не имеют существенных структурных или конструктивных особенностей. Название «лавинный транзистор» относится в основном к их специфическому р е ж и м у работы, когда используется 1 — 2 мЛ, коллекторное сопротивление гк лежит в пределах 7 — 15 кОм, сопротивления г, и ге доходят до 500 Ом и больше. Таким образом, параметры точечных транзисторов в общем значительно хуже, чем у плоскостных (не говоря о большем разбросе параметров, высоком уровне шумов, низкой стабильности и других недостатках).
Что касается главной качественной особенности точечньгх транзисторов — большого значения сг, то она привлекательна яе возможностью усиливать ток (плоскостной транзистор в схеме ОЭ дает большее усиление), а главным образом возможностью получать характеристики с участком отрицательного сопротивления 185).
Разработка плоскостных приборов, обладающих аналогичными характеристиками (см. ниже), привела к окончательному «отмираниюн точечных транзисторов. В 4 4-7 семейство /„(Б») для схемы СЭ (см рис. 4-21) б виях з а д а н н о г о тока базы, когда эмиттервый переход время о т к р ы т. Прн этом семейство располагалось в интервале коллекторных 1» напряжений от О до (/а, в пределах кото. рого а < 1. /(ве кривые такого семейства (прн /з ) О и /з = О) воспроизведены на рис.
6-5 пунктиром. 5-образные кривые получаются лишь тогда, когда эмиттерный Е» переход закрыт при напряжениях (/» С » (/В и открывается прн (/» ) (/й. Поясним происхождение участка с отрнцательа) иым сопротивлением с помощью схемы ва рис. 5-5, а. Сначала положим, чю Рз = — О и, 16 следовательно, запирающая з. д. с. Ез приложена непосредственно к змиттерному переходу.
Будем считать. 6 что прн этом эмиттерпый ток отсутствует'. Тогда ток базы отрицателен (втекает в базу) н равен коллекторному току. Если коллскторнос напрввгенне (/» положительно, но его значение меныпе Ес, то разность потенциалов (Г»а будет отрицательной и в цепи база — коллектор бу- б) Д(1»» ыло получено в услотранзистора был все -н л. 6 дет протекать ток /„з. Этот ток сохранится при (/» —— — О н при небольших отрнпатсльных значениях Е» (рис.
6-5, б). Однако прн больших отрицатетьных значениях (/ю когда разнесть потенциалов 1/»з делается сравнимой со значением Бь, заметную роль начинает играть ударная воннаагшя в коллекторном переходе и соответственно токи базы н коллектора взрастают в /И раз (см. (2-55)). В результате характеристика /„(1/„), показанная Х;=0 на рис. 5-6, б пунктиром, совладает с б йз (/)г кривой / ((/) нз рнс 2-28.
а) Пусть теперь последовательно с ЕЗ включен резистор Рз (рнс. 6-6, а). Тогда возрастание отрицательного базового тоха в процессе ударной ионнзацин будет сопровождаться уменьшением вз"ирающего напряжения на змиттерном переходе. При некотором достаточно большом токе это напряжение делается равным нулю и открывается эмнттерный переход (иа рис. 5-6, б — в точке а). В дальнейшем напРЯжение (/з менЯетсЯ слабо, посколькУ эмиттеРкый пеРехоД У1ке открыт и имеет малое ссай~ставление. Соответственно базовый ток остается почти постоянным и равным Еа/ з.
Постоянство базового тока означает, что приращения /» и б/з одинаковы, а следовательно, диффереипиагьный иозффициент передачи вмиттерного тока равен единице. С учетом ударной ионизаяли это условие можно 1 ао о На самом деле в режиме отсечки имеется остаточный эмнтгерный гок, У он значительно меньше тока коллектора, см.
в 15-2. Рис. 5-5. Лавннный транзистор, внлюченный по схеме 03 (а), н его выходные характеристики в области малых (б) и больших (в) юков. ударная ионизация в коллекторноы переходе и в результате получаются В-образные (неоднозначные по напряжению) выходные характеристики при включении ОЗ (рис. 5-6). записать следующим образом (см. с. 207): а, Ми=1.
(5-1! () (Р (й'У 15 л а' (К'1 15 Рнс. 5-6. Зависнмость коэффициентов передачи П н и от эмиттерпого тока (едки»щы тока — условные). Теперь проведем элементарный анализ лавинного транзистора. В основу анализа положим выражение (4-8), умножив его правую часть на коэффициент ударной ноннзапнн ': 1« = «)( (п1»+ 1«б) (5-2) Подставляя 1, = 1, + 1б, легко получить другую запись: 1 (Мм) «б+ М««в (5-3) 1 — (М«») Коэффнцнент )И является функцией напряжения, а коэффициент сг — функцией тока з. Поэтому в целом выражение (5-2) пред- » Кроме того, наклон характеристики зависит от функции М (Ьгв), т.
е. со. гласно (2-55) от показателя и. з В (5-2) н последующих формулах под м подразумевается и н т е г р а л ьн ы й козфф»щиент П (см. с. 166). Однако для простоты черточка над символом не ставится. » Строго говоря, св являетсн также и функцией напряжения (см. $ ч-б), но в данном глучае зависимость«»((/„) менее существенна, чем М (У«), и учет ее только усложнягг анализ, ие внося принципиальнык уточнений. Главное обстоятельство, на котором основаны последующие выводы, состоит в том, чтоа является функцией эмнттерного тока (см. 64-6).
Зта функция показана на рис. 5-6. После отпирания эмнттернаго перехода с«возрастает, а ам остается равным единице. Это означает, что коэффициент ударной ионизацин М должен уменьшаться. Соответственно должно уменьшаться коллекторное напряжение. Иначе говоря, прн токах, превышающих значения ую уееыичение тока оопроаождаетгя уменьиг- нивм напряжения, т. е. дифференциальное Ф»гх сопротивление оказывается от р и цз тел ь- 1,0 н ы м.
Прн токах, ссютветстаующих области экстремума (а на рнс. 5-6), коэффициент М, а значит, н напряжение Ув не меняются, Гбт т. е. характернстнка 1„Я«) идет почти вер- У тик»льне (рнс. 5-5, б). Прн еще больших ()»5 у токах, при которых начинается спада, козф.. / ф»шиент М„а вместе с ним н напряжение «1« возрастают, т. е. получается второй п о л аж н т е л ь н ы й участок характеристики (рис 5-5, з).
Из всего сказанного следует, гго пали. чне «отрицательного» участка характеристики обусловлено сопротивлением )гб (в отсутствие в н е ш н е г о резистора его роль в принципе может играть собственное сопротивление базы). Естественно, что «отрицательный» участок будет выражен тем ярче, чем больше разность 0„ — 11М напряжение Га в свово очередь тем больше, чем больше ток )з, т.
е. чем больше Еб и чем меньше Лб. Что касается в е л н ч и н ы отрицательного сопротивления, то она растет (а значит, $-образность характеристики делается более выраженной) при р е з к о й зависимости а ()в) в области малых эмиттерных токов х. стаглягт собой вольт-ампгрную характеристику лалииного тронзосоюра в неявном виде. Поскольку кривая неоднозначна по напряжению, следует считать заданной величиной ток. Соответственно формулу (5-2) целесообразно преобразовать к виду (1„(1„), используя для коэффициента М выражение (2-55).
Тогда после преобразования получим: (1 11 / ог,+Г к= м~ д = + 1ь (в нашем слУчае 1г < 0). Функпию (5-4) строить по точкам, задавая ток 1„и определяя соответсгвующие ток 1, и коэффициент а(1,). На начальном участке 1 (см. рис. 5-5,6) эмиттерный переход заперт и, следовательно, а = О. Поэтому согласно (5-4) напряжение 1/„растет с увеличением тона 1„. В точке О, в которой отпирается эмиттерный переход, коллекторный ток равен (по модулю) току базы: Ег (5-5) При этом из (5-4) получаем напряжение (1 =Ом (5-6) Сравнивая (5-6) и (4-77), приходим к выводу, что неравенство (1, ) 11а легко выполняется при условии Еь ~ 1го (5-7) 1б Здесь а, — но м и н а л ь н ы й коэффициент передачи, который подразумевался в формуле (4-77). Условие (5-7) должно выполняться при максимальном тепловом токе.
На переходном участке 2 рост напряжения замедляется и дифференциальное сопротивление делается все меньше. Это следует из выражения (5-4), в котором увеличение тока 1„сопровождается увеличением слагаемого а1, в числителе дроби. В критической точке п дифференциальное сопротивление обращается в нуль, а затем делается отрицательным. Анализ показывает, что координаты точки а близки к координатам точки О и их можно определять по формулам (5-5) и (5-6).
Отрицательное сопротивление на участке 8 легко получить, продифференцировав (5-4) по току. Однако в общем случае получается громоздкое выражение. Рассмотрим частный случай, когда ток 1„много больше тока 1 и тем более тока 1, = 1ь. Тогда можно пренебречь в формуле (5-4) тепловым током 1„г и положить 1„= 1,.
рн этом вольт-амперная характеристика упрощается и принимает вид: О'„-- 0мг~! — а. (5-8) Отсюда, продифференцировав (/„по тону, получим упрощенную формулу для сопротивления: с/м ( /) ) Гз — П/з ° (5-9) 5-3. ТИРИСТОРЫ Полупроводниковым приборам с тремя р-а переходами, имеющим участок с отрицательным сопротивлением на вольт-амперной характеристике, присвоено общее название гпиристоры.
* По той же причине вертикаль Г/р не является асимнтотой и для других кривых, показанных иа рис. 5-5, б. Все характеристики, строго говоря. должны стремиться к вертикали Г/м. Однако практически вго можно заметить только в импульсном режиме, так как в противном случае из-за разогрева транзистора насгупаег тепловой пробой, маскирующий описанные явления (см. с. 154). ьа Пробой перехода не сопровождается ии кекпией неосновных носителей, а значит, их накоплением и рассасыванием.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
