1629382485-048081f33d7067cb67d6bd3d4cee7eee (846428), страница 65
Текст из файла (страница 65)
По- ’является сдвиг фаз не только между напряжением на переходеи полным током через эмиттерный переход, но также междуэтим током и током инжекции, так как величина последнего обусловлена напряжением на переходе.Не менее важную роль играют процессы в базе транзистора.Предположим, например, что процессы в эмиттерном переходебезынерционны и при подаче в цепь эмиттера импульса тока токинжекции скачком изменяется от нуля до некоторого значения 1 Эр.Инжектированные дырки достигают коллекторного переходане мгновенно, так как время их диффузии в базе конечно.
В течение интервала £зда времени движения фронта инжектированныхдырок через базу к коллектору его ток вообще не меняется. ТокI к начинает расти по мере прихода инжектированных дырок,диффундирующих в базе, к коллекторному переходу. Посколькураспределение тепловых скоростей дырок описывается законамистатистики, время их движения к коллектору различно. Проходит некоторое время inp, в течение которого ток / к нарастает дозначения, близкого к стационарному.Инерционность движения дырок в базе сказывается и в случаеработы транзистора, например, в качестве усилителя синусоидального напряжения высокой частоты. Если время движенияинжектированных носителей от эмиттера к коллектору сравнимос периодом усиливаемого сигнала, то закон изменения концентрации дырок в базе, инжектированных эмиттером, не будет описываться кривой, монотонно убывающей от эмиттера к коллектору.Предположим, например, что в какой-то момент времени полярность переменного напряжения сигнала такова, что высота по-тенциального барьера эмиттер — база уменьшилась.
Поток дырок, следовательно, увеличился. Если в течение половины периодадырки успеют пройти только часть расстояния от эмиттера доколлектора, то кривая изменения концентрации дырок в базе достигнет максимума где-то в середине базы, так как в этот моментбарьер эмиттер — база увеличится и число инжектируемых дырокзначительно уменьшится. Вследствие этого в базе наряду с диффузионным движением дырок в прямом направлении возникнетдиффузионное движение дырок в обратном направлении. Коллекторный ток уменьшится, а следовательно, упадет и коэффициент а.Инерционность процессов в базе приводит также к фазовому сдвигумежду токами / э р и I кР, и, следовательно, коэффициент а становится комплексной величиной.
Отличаются инерционностью и процессы в базе, сопровождающие выключение импульса тока в цепи эмиттера. Накопившиеся в базе в результате инжекции неосновные носители покидаютбазу при падении тока I эр до нуля не мгновенно, а в течениенекоторого времени рассасывания ¿рас. За это время неосновныеносители рассасываются, уходя из базы через оба перехода,а также рекомбинируя в самой базе.Итак, на основании изложенного можно прийти к выводу, чтопри работе транзистора с высокочастотными или импульснымисигналами изменение претерпевает главным образом коэффициентпередачи тока.
Коэффициенты а я« к21в в схеме ОБ иЬ21эв схеме ОЭ становятся комплексными, причем одновременнос частотой изменяются как модули коэффициентов передачи тока[Л21б1 и Ш21Э1 , так и фазовый угол между входным и выходнымтоками.Для характеристики работы транзисторов с высокочастотнымии импульсными сигналами используется ряд параметров.
Однагруппа параметров представляет собой временные интервалы,характеризующие форму импульса тока в коллекторнойцепи при подачена вход транзистора переключающегоимпульса прямоугольной формы. Эти параметры мы обсудим ниже, после рассмотрения работы транзистора в схемеключа.Другая группа параметров — это значения частот, при которых коэффициенты передачи тока уменьшаются до определеннойвеличины.Высокочастотные параметры.
В общем случае зависимостькоэффициента к21о от времени можно представить функцией [24]А.16 ( 0 = Л21б (1 - в -^ н р ).(1 2 -1 1 2 )Это выражение не учитывает времени задержки ¿зд = /ЗД7 + гзда.При учете времени £зд функция (12-112) справедлива при £ ^ < зд;при £ < гзд функция /г210 (г) = О.вид:«21б¿2160* к(////121б)1+ 1(12-113)//121бЗдесь с — безразмерный коэффициент, зависящий от / ЗДу и изменяющийся от 0,25, когда времяt,¡p, и до 0,65, когда Ьзду « гпр.Амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики, соответствующие (12-112), имеют следующий вид:¿ 21(50|¿216 |1+(12-114)/Л21 б^ - агМтЬ)-(12-115)коэффициент переВ выражениях (12-113) — (12-115) й21бодачи тока на низкой частоте.Величина / Шб называется предельной частотой коэффициентапередачи тока в схеме 0,6.Как это следует из (12-114), / Л21б — эточастота, на которой коэффициент /г21о — уменьшается по модулюв / 2 раз по сравнению с его значением на низкой частоте.Частотные характеристики коэффициента Л21Э в схеме ОЭимеют вид, аналогичный (12-113) — (12-115):А,1+(12-116)/1/Л 21Э1+(12-117)//л2(12-118)В этих выражениях / Л21э — предельная частота коэффициентапередачи тока в схеме ОЭ — частота, при которой коэффициентпередачи тока /г21Эуменьшается по модулю в У 2 раз по сравнениюс его значением на низкой частоте.Частота / Л21Э значительно меньше /]Шб и связана с последнейсоотношением/Л21Э — (1А 2х б о ) /Л 21б/Л21б1 + ¿2130(12-119)Отсюда, в частности, видно, что модуль |/г21Э| быстрей убываетс частотой, нежели модуль \Ьг^\, а фазовый сдвиг фЛ21Э междутоками / Б и / к зиачителыю больше фазового сдвига между токами/ э и / к .
Эти выводы иллюстрируются векторной диаграммойтоков в транзисторе (рис. 12-16). С ростом частоты увеличиваетсяугол ф/,216. снижается ток |/к|, а значит и модуль |А21|з|, но ещебыстрей растет модуль тока | / б | , а следовательно, столь жебыстро уменьшается и мс1дуль |Аг1э|.Зависимостивеличин|А21б|, |й21э| и фл21б от частоты даны на рис. 12-17.При весьма высокихчастотах, превышающих внесколько раз частоту / Л21Э>единицей в знаменателе(12-117) можно пренебречьи это соотношение запи*)сать в видеР и с .
12-16. Векторная диаграмма токови тран зи стор е на высокой частоте (а) и наболее высокой частоте (б).1^213о//121П ( 1 2 - 1 2 0 )Частоту / = / гр, при которой модуль коэффициента передачитока в схеме ОЭ |/г21Э| экстраполируется к единице, называютграничной частотой коэффициента передачи тока в схеме ОЭ:/г р =Л 2 1 э о / л 21э -(1 2 -1 2 1 )Ч астота/гр легче поддается измерению, чем предельная частота.Поэтому в справочниках обычно и приводится значение / гр.Как это видно из (12-121) и рис. 12-17, различие между / гр и / л21эвесьма существенно.|лгг^|. \Ьг1з\ >Фиг16Рис.
12-17. Зависимость параметровл 51б. л 2 1э. ФЛ216 от частоты и опреде/гр Л г иление высокочастотных параметровтранзистора (величины по осям ординат отложены в логарифмическоммасштабе).Еще один параметр — максимальная частота генерации, характеризует частотные свойства транзистора при его работе в схемеавтогенератора. В этом случае важную роль играет коэффициентусиления по мощноститак как в режиме автогенерации часть мощности с выходатранзистора отводится через цепь положительной обратной связик его входу.В общем случае, рассматривая транзистор как активныйлинейный четырехполюсник, можно К у р представить в видеИспользуя систему уравнений с Л-параметрами и имея в виду,что выходное напряжение сигнала выделяется на резисторенагрузки /?,„ включенном в выходную цепь (н2 = —г'2/?н), можновыражение (12-123) записать в виде(12-124)Отсюда следует, что с увеличением частоты сигнала и присоответствующем уменьшении коэффициентов Л21б (или hna) снижается и коэффициент усиления по мощности К ур.
При условииК ур = 1 транзистор уже не может быть использован в схемегенератора.Частота / макс. при которой К ур = 1 , называется максимальнойчастотой генерации транзистора.Снижение" коэффициента Ж у р с ростом частоты объясняетсяне только уменьшением коэффициента h21б (или h21Э). Наиболеесерьезное влияние оказывает барьерная емкость коллекторногоперехода, которая через часть объемного сопротивления базыr¡¡ оказывается включенной параллельно резистору нагрузки В н.На высоких частотах сопротивление цепи r¿ + l//ci)CK. бар снижается и через нее ответвляется значительная часть выходноготока. Поэтому частота / макс существенным образом зависит отТ~б ИCk.бар-Как следует из проведенного рассмотрения, высокочастотныепараметры обусловлены допустимым уменьшением коэффициентапередачи тока до того или иного значения.
В свою очередь уменьшение коэффициента передачи тока с повышением частоты —следствие инерционности ряда физических процессов в транзисторе, среди которых одну из важных ролей играет величина tD —среднего времени диффузии инжектированных носителей — дырокЬр [см. (9-121)]. Поэтому в литерав базе, при условии, что wтуре высокочастотные параметры часто выражают через время tD:1 _2 Qé(12-125)(12-126)(12-127)Работа транзистора с импульсным сигналом большой амплитуды. Этот случай, называемый часто в литературе режимомбольшого сигнала, характерен для работы транзистора в логических схем&х, широко используемых в цифровых вычислительных устройствах и машинах. Простейшим примером схем такогокласса может служить схема транзисторного ключа (рис.
12-18, а).Работу транзистора в этой схеме легко уяснить, пользуясьрис. 12-18, б, где на выходных характеристиках построена нагрузочная прямая. Методика ее построения рассматривалась ранее(| 12 -6 ).Если на вход транзистора между базой и эмиттером поданоположительное, а на коллектор относительно эмиттера — отрицательное напряжение, то транзистор работает в режиме отсечки,о6)Гис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
