1629382485-048081f33d7067cb67d6bd3d4cee7eee (846428), страница 59
Текст из файла (страница 59)
12-5, в иллюстрирует различие в значениях / к б ои /кбк^ при С/об = 0 градиент концентрации дырок в базе выш е,чем в случае 1Э = 0 , и, следовательно, / к б к > /и б о -Дифференцируя по х соотношение (12-35), можно определитьградиент концентрации дырок в базе, а значит и значение диффузионного тока. В частности, таким путем можно получить выражение ( 12- 21 ) для коэффициента ап переноса дырок через базук коллектору.
Величина дырочной составляющей коллекторноготока / Кр определяется только первым слагаемым (12-35), так каквторое слагаемое не содержит тока / Эр. Дифференцируя (12-35)без второго слагаемого в правой части, умножая левую и правуючасти полученного выражения на величинуполучаем выражение для тока / к р, а поделив эго выражение на / Эр, запишемсоотношение для коэффициента переноса дырок через базу:ограничившись первыми двумя членами разложения, получимвыражение ( 12- 21 ):О бъемное сопрот ивление базы. База транзистора выполняетсяобычно из относительно высокоомного материала, поэтому ееобъемное сопротивление Гб заметно влияет на работу транзистора.Так, при большом то^е падение напряжения на сопротивлениига уменьшает величину смещения эмиттерпого перехода.
Сопротивление гб определяется в основном сопротивлением ее активногоучастка, т. е. той части базы, которая заключена непосредственномежду эмиттерным и коллекторным переходами (см. рис. 12- 1).Сопротивление этой части базы можно подсчитать по формуле [24].Вследствие растекания зарядов при их движении от эмиттерак коллектору сопротивление базы увеличивается на 30—50% (сказывается сопротивление пассивных участков базы, прилегающихпо периметру к эмиттерному и коллекторному переходам).М одуляция ш ирины базы. В активном режиме коллекторныйпереход смещен в обратном направлении и его ширина зависитот напряжения |С/кб в соответствии с формулой (10-37).
В сплавном транзисторе концентрация примесей в коллекторе значительновыше, чем в базе (Ыа кЛ'д.б)- Кроме того, в активном режимеобычно |¿7кб| > фк и выражение (10-37) принимает вид:(12-40)При увеличении отрицательного напряжения £7кб коллекторный переход расш иряется и соответственно уменьшается ширинабазы ю. Это явление носит наименование эффекта модуляцииширины базы 1.Изменение ширины базы легко определять, дифференцируяпо 17 выражение (12-40):\dw\ = \dlK\у-ее0dU КБ2б'Лд у ¡i/KB|(12-41)Измепепие ширины базы существенно влияет на физические процессы в базе.
С изменением w изменяется градиент концентрации неосновных носителей в базе (рис. 12- 6 ), что приводит (при U эв = const)к увеличению плотности диффузионного дырочного тока / э рОбратная связь по напряж ению. Этот термин применяетсядля определения только что рассмотренного влияния напряжения U кб на процессы в эмиттерном переходе. Если в результатеувеличения \Uk b \ширипа базыуменьшилась на величину dw == w — w', а градиент концентрации и с ним плотность дырочного диффузионного токасоответственно возросли, то этоозначает, что от эмиттерногоперехода в единицу времениуходит большее число дырок и Рис.
12-6. Влпянпс модуляцпп ш ирины базы на градиент концентраувеличивается ток / э.Для уменьшения тока / э до ции неосновны х носителей в базе.прежнего значения можно снизить прямое папряжение С/эб на. эмпттерпом переходе. При этомуменьшится концентрация дырок в базе до значения р'п и градиентконцентрации дырок в базе снизится до прежнего значения(рис.
12- 6 ).Таким образом, ток /д зависит не только от напряжения U Эб,но и в некоторой степени от напряженияДля сравнениястепени влияния этих напряжений на ток / э используют коэффициент обратной связи по напряжению(J-нэ:dU к бdU3B*3= const’(12-42)Определить зависимость коэффициента цКэ от физическихпараметров транзистора можно на основании следующих сообр ажений.1 В литературе это явление иногда называют эффектом Эрли.Изменение концентрации р п в зависимости от приложенногонапряжения определяется выражением (10-30):Рп = Рпоееи/кТ.Дифференцируя это выражение по £7, принимая для нашегослучая р п0 = рп и и = и эБ, получаем:(12-43)Из рис.
12-6 видно, что отношение в левой части (12-43) равнос1и>/ик Подставляя йи>/и> в (12-43) и используя (12-41), получаем:Икэ :1— УГ 2eNvi<Шг'КБdUQBJg = constew ЛГ Í7KT,~7T0--------- k f ----- (при / э = const).(12-44)Коэффициент |дкэ по смыслу аналогичен статическому коэффициенту усиления ц электронных ламп. Отличие заключается лишьв том, что цкэ оценивает сравнительное воздействие напряженийС/ЭБ (на входе транзистора) и U кб (на его выходе) на входной ток/ а , а не на выходной / а, как это имеет место для электронных ламп.Однако, если иметь в виду, что I к да / э> это отличие становитсянесущественным.Знак минус в выражении (12-42), как и в случае статическогокоэффициента усиления электронных ламп, свидетельствует о том,что для поддержания тока /.) постоянным приращения dt/эв иcZt/кБ должны быть противоположны по знаку, т.
е. при увеличении отрицательного напряжения £/кб необходимо уменьшатьнапряжение U эбКоэффициент j.iK3> составляющий для транзисторов примерно10 4, свидетельствует о незначительном воздействии выходногонапряжения С/к г. на ток / о и, следовательно, на ток / к .Процессы в коллекторном переходе. Т ок коллектора, согласно( 12- 8) »равен:/ к = а /о + /кбо-Все величины в правой части этого выражения, как было показано выше, зависят от напряжения £7кб! ток I кбо незначительно,но все же зависит от U кб> так как с изменением этого напряженияменяется ширина запирающего слоя в коллекторном переходе и,следовательно, токВ результате модуляции ширины базы изменяется согласно ( 12- 21 ) коэффициент ctn, a также ток / 0.В качестве параметра, характеризующего зависимость / к == / (&кб)> сл уж и т дифференциальное сопротивление коллекторного перехода'.dUun IЕго значение в зависимости от физических параметров, тока/ э и напряжения £/кб можно определить, дифференцируя ( 12- 8 ),предварительно подставив туда (12-17), положив а* = 1 и воспользовавшись соотношениями (12-21) и (12-41):(12-40)Емкость коллекторного перехода С 1{, так же как и эмиттерного,содержит барьерную и диффузионную емкости.
Емкость Ск барможно определить, воспользовавшись выражением (10-60):(12-47)где 1К — ширина запирающего слоя в коллекторном переходе приОцл = 0. В качестве величины «к принимают обычно не всю п л ощадь коллекторного перехода, а только ее часть, ограниченнуюактивной частью базы:« ,9Э, где &‘э — площадь эмиттерногоперехода.Емкость Ск Сар в большинстве транзисторов относительноневелика (единицы или десятки пикофарад), однако ее сопротивление (конечное на но слишком низких частотах) шунтируетвысокоомное сопротивление коллекторного перехода и поэтомувлияние емкости Ск оар может быть весьма существенным.Диффузионная емкость коллекторного перехода Ско , определяемая как отношение приращения заряда дырок в базе к прнращешпо напряжении и ш;, приложенного к переходу, имеет сущ ественное значение при работе транзистора в пиперспом режиме илив режиме насыщения.
В активном режиме емкость С 1{ц значительноменьше диффузионной емкости эмиттерного перехода, так какизменение напряжения II кб н о приводит к изменению зарядаинжектируемых носителей, как ото происходит в эмиттерномпереходе. Величина заряда в базе вблизи коллекторного переходаизменяется лишь вследствие модуляции ширины базы.Итак, мы рассмотрели основные физические процессы в транзисторе. Величины, характеризующие эти процессы, часто называют физическими параметрами т ранзист ора. Эти параметрыиспользуются в качестве элементов физических эквивалентныхсхем транзисторов.
Кроме того, как будет показано далее, системыдругих параметров транзистора, характеризующ ие его работув статическом режиме, в режимах малого или большого сигналаи др., тесным образом связаны с физическими параметрами. Этасвязь позволяет при анализе работы транзистора в той или инойсхеме основываться на физических явлениях в приборе и, такимобразом, грамотно решать задачи о рациональном построении радиотехнических устройств.Транзистор является электропреобразователышм прибором,физические процессы в котором используются для преобразования энергии внешних источников постоянных напряжений в энергию преобразуемого сигнала.
Токи и напряжения в транзисторев общем случае связаны нелинейнымифункциональнымизависимостями.Ч _______________ ¿гПоэтому четырехполюсник, эквива10лентный транзистору (рис. 12-7),41игследует рассматривать как активный70нелинейный четырехполюсник.Как известно из теории цепей,Рис. 12-7. Транзистор как четырехполюснпк.связь меж ду токами и напряжениями в четырехполюснике может бытьпредставлена двумя функциональными зависимостями, причем в качестве аргументов могут бытьвыбраны любые две из четырех величин: ¿15 ц, иг и и2. Такимобразом можно получить шесть пар функциональных зависимостей.
Для описания транзистора — четырехполюсника принятоиспользовать лишь две из них:¿1г2 = / 2 (и1; ы2); )Щ = Ф1 Оь и ,);г\ IФг^х;«г))(12-49)Эти функции можно записать в виде полных дифференциалов:(1ц —1<И.2 =дихди1* 1 ди21 1йио)О Ы-2(12-50)“;(12-51)^ 2= | м ; 1 + |^2.Система г^-параметров. Уравнения (12-50) уже использовалисьнами в гл. 3 при рассмотрении электронной лампы как четырехполюсника.
Коэффициенты в виде частных производных в уравнениях (12-50) имеют размерность проводимостей, и эти уравненияможно записать в виде1:}(12-52)1 Индексы п ри величинах у составлены из индексов соответствующихчастных прои зводн ы х в уравнениях (12-50) при чтении сверху вниз.Коэффициенты у п , у 12, у 21 и у 22 составляют систему у - параметров транзистора,'которую мы рассмотрим ниже, в § 12- 6 .Система Л-параметров. Наиболее употребительна, однако, система уравнений со смешанными /¿-параметрами, получаемая наосновании (12-51):¿И! = /?!!<&!+ Л12<*и2; 1с?г2=( 12-53)+ Ь22йиг.
)В этой системе два коэффициента (/¿12 и к21) безразмерны, Нпимеет размерность сопротивления, а /г22 — размерность проводимости. Физический смысл этих коэффициентов мож но уяснить,полагая поочередно в уравнениях (12-53) с£гх = 0 и йи2 — 0, чтосоответствует режиму холостого хода на входе четырехполюсникаи режиму короткого замыкания на его выходе:ь¿“ 1¿и3= 0(12-54)— входное сопротивление;А1а= * ^ 112йи2 |<Н,=0(12-55)''— коэффициент обратной связи по напряжению;— коэффициент передачи тока;/ , _Пап---_22к.йи.,<а1= о(12-57)— выходная проводимость.Таким образом, система уравнений с /¿-параметрами содержитв качестве коэффициентов величины, характеризующие наиболееважные физические процессы в транзисторе как приборе, управляемом током.В активном режиме к эмиттерному переходу подключено прямое напряжение и, следовательно, входное сопротивление транзистора мало, напряжение на коллекторном переходе обратноеи выходное сопротивление транзистора велико.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
