Дьюб Динеш С. Электроника - схемы и анализ (2008) (1095413), страница 15
Текст из файла (страница 15)
В терминах малых приращений можно записать (3.7) Ь1в = Ыв — А1с. Так как Ыв = Ыс/а из уравнения (3.4), то заменив Ыв в уравнении (3.7), имеем А1с а А1в = (А1с/а) — А1с ~ — = А1в 1 — а или )3 = (1 — а) (3.8) Так как а 1, то 1 Р= (1 — а) (3.9) Таким образом, если известен любой из коэффициентов передачи тока, другой можно вычислить, применив уравнения (3.8) и (3.9). В гл. б будут вводиться 6-параметры. Многие производители транзисторов дают коэффициенты передачи тока только в Ь-параметрах. Запомните, Д = Ьвр1 Отметим, что хотя коэффициенты передачи тока ~3 для постоянного и переменного тока незначительно отличаются, в дальнейшем будем игнорировать эту малую разницу и применять только одно значение )3.
Р= —. А1с (3.56) А1в Например, если изменение тока базы на 0,02 мА вызвало изменение коллекторного тока на 2 мА, имеем 2 мА 0,02 мА Важно запомнить, что р — коэффициент передачи тока транзистора в схеме с ОЭ. б.р. Ср р б р б р ВЗ) Пример 3.1.
Если коэффициент передачи тока а = 0,995, чему равны точное и приближенное значения коэффициента передачи тока 8? Какова разница этих двух значений в процентах? Пересчитайте эту разницу ~3 для «« = 0,98 и найдите процент ошибки. Сделайте вывод. Решение. Точно: 6 = ~---1 = Я~ = 199. Приближенно; ф = = 200. Ошибка 0,5 %. Если «« = 0,98. Точно: В = Я = 49. Приближенно: В = — = 50. Ошибка 2 %.
Ошибка приблизительной формулы тем вьвпе, чем меньше коэффициент передачи тока. 3.7. Суммарный ток коллектора в схеме с общим эмиттером Поскольку схема с общим змиттером применяется наиболее часто, важно знать, каковы составляющие тока коллектора этой схемы при прямом смещении эмиттерного перехода н обратном смещении коллекторного перехода. Ток коллектора для схемы с ОБ при комбинации смещений прямой- обратный дан выше в уравнении (3.2).
Повторим его: (3.10) 1с = иХе + Хсо Выведем соотношение между выходным током Хс и входным током 1в для схемы с ОЭ. Из уравнения (3.6), имеем 1е = 1с+ 1В. Заменяя 1е в уравнении (3.10), получим Хс = ««(Хс + 1в) + Хсво или б' с« 1 1с = ~ ~ 1в+ 1сво = 01В+ 0+1)1сво Ь- 1 (-) Хс б'рХВ + Хсео, (3.11) где 1сео (б9+ 1)1сВΠ— »р ' 1сВО. (3.12) Отметим, что обратный ток насьпцения эмиттера 1сео в уравнении (3.12) в схеме с ОЭ во много раз ( ф раз) больше, чем в схеме с ОБ. Другими словами, в схеме с ОЭ обратный ток насыщения (нежелательнь«й ток) также усиливается в»р раз. Буква «0» в индексе Хсео означает, что обратный ток измерен при разомкнутой (ореп) входной цепи (с бесконечным сопротивлением).
Запомните, что обратный ток насыщения— нежелательный, паразитный ток. ~~~84 Гдова у. Бпполлримя траизистор 3.8. Внутренние факторы эффективности транзистора Коэффициент передачи тока транзистора сг зависит от трех факторов, а именно сг=ч В о, (3.13) где у — коэффициент эффективности эмиттера;  — коэффициент переноса базы; б — коэффициент эффективности коллектора. У эффективного транзистора гг 1, т.е. каждый из сомножителей уравнения (3.13) должен быть по величине как можно ближе к единице.
Рассмотрим эти факторы. Коэффициент эффективности эмиттера определен как доля суммарного тока эмиттера, перенесенного электронами в и-р-и-транзисторе (или дырками в р-и-р-транзисторе) . Из уравнения (3.1) известно, что ток эмиттера состоит из двух составляющих. Следовательно, для и-р-и-транэистора 1е 1 (1, + 1„) (1+ 1„(1,) Величину 1а/1е можно минимизировать, если делать эмиттер сильнолегированным, а базу — слаболегированной. Коэффициент переноса В для и-р-и-транзистора можно определить как Ток электронов, достигших коллектора В 1„р.п! Суммарный ток электронов, втекающий в базу' Ясно, что В меньше единицы, потому что в базовой области число электронов уменьшается из-за рекомбинации.
Можно показать, чтоз В =1 — — — . (315) Чтобы коэффициент переноса В был как можно ближе к единице, необходимо, чтобы ширина базы Иг была меньше диффузионной длины электрона Ь, в базе. Коэффициент эффективности коллектора 6 определяется как Число электронов, собранных в коллекторе 6 барсе Число электРонов, попавших в коллектоР Размер коллектора обычно делается большим, так что эффективность коллектора близка к 100 % и (3.16) См.
например, Е!ессгоп1се Рппг1атепга1е апг! Арр1гса11опа — ЛоЬп Ну4ег, (стр. 143) 4-е иад. Ргепбсе На!! о1 1пйа Ргг ЕЫ. Можно теперь суммировать конструктивные особенности эффективного транзистора Эмиттер должен быть сильно легирован. Ширина базы должна быть незначительной и база должна быть легирована слабо, чтобы обеспечить большую диффузионную длину инжектированным неосновным носителям. Коллектор должен быть легирован в средней степени и по размерам быть больше, чем база и эмиттер.
3.9. Статические вольт-амперные характеристики Вольт-амперные характеристики (ВАХ) поясняют, как работает прибор под действием различных приложенных напряжений. Так как наиболее широко применяемая схема включения транзистора — с общим эмиттером (ОЭ), мы кратко рассмотрим характеристики схемы с ОЭ. На рис. 3.21 приведена простая схема, которая может быть использована в лаборатории для изучения входных и выходных ВАХ транзистора. ~в (мкд нс 50 20 о,е ьо рве Рнс. 3.21. Простая транзисторная схема с прямосмещенным эмиттером и обратносмещенной базой. Изменяя Ъвв и Ъсс можно устанавливать разные токи и напряжения транзистора Рнс.
3.22. Входная вольт-ампер- ная характеристика кремниевого транзистора Входные характеристики 1рафик изменения базового тока 1в от напряжения база-эмиттер Ъ'нк прн неизменном напряжении коллектор-эмиттер рск называют базовой "ли входной характеристикой. На рис. 3.22 приведены типичные кривые кремниевого транзистора для двух разных напряжений (гск. Эти ~ладные характеристики напоминают кривые прямосмещенного р-и-диода. Отметим,что при увеличении напряженияколлектор-эмиттер Ъск, в снижается при неизменном напряжении Ъ'рк. Это происходит потому|что при увеличении обратного смещения (увеличении 1ок) область ~~~86 Глава 3. Бнноллрныб транзистор обеднения коллектора расширяется в сторону слаболегированной базовой области.
Это уменыпение ширины базы приводит к снижению скорости рекомбинации пар электрон — дырка в базовой области и, следовательно, к уменьшению значения 1н (который представляет собой, в основном, ток рекомбинации, как мы выяснили ранее). Выходные характеристики В общем виде выходные характеристики можно выразить следующим образом: 1С У( «СЕ~ 1В)" (3.17) График коллекторного тока строится как функция от Ъсн при фиксированных значениях Хп (рис. 3.23). Рис. 3.23. Типичные коххекторные (выходные) характеристики кремниевого транзистора в схеме с общим эмиттером Область насыщенн 5 10 исе«И Графики на рис.
3.23 показывают, что при увеличении тока базы 1н ток коллектора тоже увеличивается. Это понятно, так как при повышении плотности инжектированных электронов ток базы увеличивается. Чтобы понять изменение тока 1с от напряжения Ъся, рассмотрим более подробно одну из кривых, скажем, при 1н = 30 мкА. Для Уск в диапазоне 0 лс 0,2 В крутизна большая и ток коллектора резко меняется при изменении напряжения ЪСН, но после достижения некоторой точки,изменение 1с при росте напряжения Ъсн весьма незначительное. Другими сионами, после «загиба«характеристики не должно быть никакого изменения 1с при изменении Уск, так как напряжение 1 си не управляет числом носителей заряда (злектронов — в нашем случае), достигших коллектора. В действительности происходит следующее: при увеличении Ъск (увеличении обратного смещения) ширина барьера у коллектора увеличивается, он распространяется в сторону более слаболегированной базы.
Таким образом, эффективная ширина базы уменьшается, вызывая увеличение коэффициента переноса В в соответствии с уравнением (3.15). Это явление изменения ширины базы от обратного напряжения называется модуллиией ширины базы. Модуляция ширины базы — нежелательное свойство. Она может быть уменьшена при снижении уровня легирования области коллектора, чтобы область обеднения больше распространялась в сторону коллектора. При дальнейшем увеличении обратного напряжения Ъсв расширение барьерной области продолжится, пока не дойдет до эмиттерного перехода.
Это явление, вызывающее пробой перехода, называется проколом базы или смыканием. Выходные характеристики можно разделить на три области — область насьпцения, область отсечки и активная область. Область наоми)енил Левую часть графика, где ток 1с меняется линейно при небольших напряжениях Ъсв (Π— 0,2 В), назвали областью насьпцения. Из рис. 3.21 видно, что коллекторньгй переход в действительности смещается напряжением (Ъсс — Ъвв) И при малых напряжениях Ъсс (и следовательно Ъсв) коллекторный переход получает прямое смещение от эмиттерного источника Ъвв. Следовательно, область насьпцения на графике отражает ситуацию, когда и эмиттерный, и коллекторный переходы смещены в прямом направлении. Работа транзистора в области насьпцения характеризуется следующими значениями параметров.
Минимальный ток базы, требующийся для насьпцения, равен 1с 1в О»>») (3.18) где )3 — коэффициент передачи тока (то же, что Ьвв, выраженное в Ь-параметрах). Изучение экспериментальных кривых вольт-амперных характеристик в области насьпцения дает следующие величины: Ъсв<, е) = 0,2 В и Ъвдьы) = 0,8 В. Напряжения насыщения для германиевого транзистора 1'св(ьы) = 0>1 В и Ъвв(зы) = 0,3 В.
Область отсечки Часть выходных характеристик, лежащая ниже 1в = 0 (рис. 3.23), называется областью отсечки. При 1в = 0 из уравнения (3.11) 1с = Хсвс. Чтобы 1в стал меньше нуля, требуется изменить полярность источника в схеме (рис. 3.21) на входе. Это сделает эмиттерный переход обратносмещенным. Таким образом, в области отсечки оба перехода смещены в обратном направлении (такое сочетание смещений было уже рассмотрено ранее). ~~~88 Глава Я. Биполярный транзистор Условие отсечки для кремниевого транзистора достигается при значении ~вв~шсор) = 0,0 В, в геРмавиевом тРанзистоРе — пРи Рвтоосов) = — 0,1 В.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
