f73=co„st или /213 =

Дк/Д/э Й21б

t/3-const Д/з Д/

(5.14)

Поскольку /г21б=0,95ч-0,99, то /1213 составляет десятки - сотни единиц. В схеме с ОЭ ток коллектора [по аналогии с (5.12)]

1к= tlisfe + /кэо- (5.15)

В схеме с ОК выходным является ток Is, а входным - ток 1с- Коэффициент передачи по току схемы с ОК

Д/б Д/кД/б Л216 (1-Й21б)Й21б 1-216

Здесь мы рассмотрели физические процессы в транзисторах и параметры, которые характеризуют их работу в стационарном активном режиме. При работе с сигналами переменного тока коэффициенты передачи Й216 и /1213 зависят от частоты (скорости) изменения воздействующих на транзистор напряжений и токов. Работа транзисторов на ВЧ будет рассмотрена ниже.

§ 5.4. Физические параметры транзисторов

Физические (внутренние) параметры характеризуют свойства электронно-дырочных переходов и объема базы транзистора.

Эмиттерный переход. Свойства эмиттерного перехода характеризуют коэффициентом инжекции уи [см. формулу (5.2)], дифференциальными сопротивлениями и емкостями.

Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода Гз (в дальнейщем именуемое просто сопротивлением эмиттера) определяется дифференцированием выражения (5.1) или отнощением приращения напряжения на эмиттерном переходе к приращению тока эмиттера при коротком замыкании в цепи коллектора (по переменному току)

-эяиф=Сэб/э«Чг эс const. (-1)

Сопротивление Гэдиф мало. Например, при комнатной температуре 300 К и токе /э=1 мА сопротивление Гэ=26 Ом.

Емкость эмиттерного перехода состоит из барьерной и диффузионной емкостей. В соответствии с выражениями (3.26) и (3.28) барьерная и диффузионная емкости соответственно:

: Сзеар « - / ; С-иф - h. (5.18)

!где 5э и /э - соответственно площадь и ширина эмиттерного перехода при 1/эб=0.

Барьерная емкость эмиттерного перехода шунтируется малым сопротивлением Гэ и оказывает незначительное влияние на работу транзистора в диапазоне высоких частот.

База. Объемное сопротивление базы в основном определяется сопротивлением ее активного участка, который заключен непосредственно между эмиттерным и коллекторным переходами. Сопротивление этой части базы

,-6 « Рб/(4ящ;б). (5.19)

База обычно формируется из материала с высоким удельным сопротивлением. При большом токе падение напряжения на Гб снижает напряжение смещения эмиттерного перехода, чем изменяет его режим работы.

Модуляция ширины базы возникает в активном режиме работы транзистора и обусловлена следующими причинами. Во-первых, в активном режиме на коллекторный переход подается обратное напряжение t/кб, превышающее контактную разность потенциалов ( кб1>фк)- Во-вторых, в сплавных транзисторах концентрация акцепторных примесей в коллекторе значительно превышает содержание донорных примесей в базе (ЛакЛдб) • В этих условиях ширину коллекторного перехода можно выразить согласно (3.7)

1 » /2Его<7,б1 /еЛГд. (5.20)

Отсюда следует, что изменение коллекторного напряжения t/кб сопровождается изменением широты перехода 1 и модуляцией ширины (толщины) wc базы. Модуляция толщины базы влияет на физические процессы в ней.

Одним из следствий модуляции толщины базы является возникновение в транзисторе внутренней, обратной связи по напряжению. Так, при увеличении потенциала на коллекторе кб уменьшится ширина We базы, следовательно, возрастет градиент концентрации неосновных носителей (дырок) в базе (транзистора р-п-р), что вызовет рост плотности диффузионного дырочного тока /эр. Это значит, что от эмиттерного перехода в единицу времени будет уходить большее число дырок. Уменьшить ток /э до прежнего значения можно, снизив напряжение эб- Таким образом, изменение выходного напряжения кб влечет необходимость изменять напряжение на входе транзистора, чтобы входной (управляющий) ток сохранял свое исходное значение. Такое влияние t/кб на эмиттерный переход рассматривают как внутреннюю обратную связь в транзисторе по напряжению. При наличии этой связи ток эмиттера /э зависит как от входного t/эб, так и от выходного напряжения t/кб.

Оценивают сравнительное действие напряжений t/эб на входе и С/кб на выходе транзистора на входной ток h коэффициентом обратной связи по напряжению

./JfKL (5.21)

dUq /э = const у eeq <f.f /э= const.

Знак «минус» в выражении (5.21) указывает на то, что постоянство значения тока h достигается противоположными по знаку изменениями напряжений на коллекторе dU-nc и эмиттере dUs6 (при увеличении отрицательного следует уменьшать Usc). Практически Икэ~ 10, что указывает на очень слабое влияние f/кб на входную цепь транзистора.

Вторым следствием модуляции толщины базы wc является изменение тока коллектора /к. При модуляции изменяется количество рекомбинирующих дырок в базе, что вызывает изменение коэффициента передачи /Z2i6 и тока /к.

Третьим следствием модуляции является изменение объемного сопротивления базы и времени диффузии дырок через базу, что влияет на частотные свойства транзистора при работе на высоких частотах.

Коллекторный переход. Составляющие тока коллектора !„= =/г21б/э+/кбо существенно зависят от изменений напряжения на коллекторе t/кб. Так, изменение t/кб сопровождается, во-первых, изменением ширины коллекторного перехода, что влечет изменение неуправляемого тока коллекторного перехода /кбо=/ко+/кя [см. {5.6)]; во-вторых, модуляцией толщины базы, при которой изменяется коэффициент переноса бп [см. выражение (5.4)] носителей через базу. Эту зависимость /к от t/кб характеризует дифференциальное сопротивление коллекторного перехода (в дальнейшем просто сопротивление коллектора)

к лиф - у.

/з = const ywI

(5.22)

В активном режиме транзистора через коллекторный переход течет обратный ток, слабо зависящий от значения t/кб, поэтому кдиф велико (сотни километров - единицы мегаом).

Емкость коллекторного перехода состоит из барьерной и диффузионной емкостей. Согласно (3.26) барьерная емкость

где /к и Sk - соответственно ширина коллекторного перехода (при 1/кб = 0) и площадь, ограниченная активной частью базы (5„яг5э).

Емкость Скбар составляет единицы - десятки пикофарад. Обычно емкость Скбар<Сэбар, однако она шунтирует большое сопротивление Гкдиф, поэтому существенно влияет на работу транзистора на высоких частотах.

Диффузионная емкость коллекторного перехода Скдиф= =AQp6/At/K6 в активном режиме меньше барьерной Скдиф<ССкбар, так как изменение обратного напряжения f/кб не изменяет заряд инжектируемых носителей, как это происходит в эмиттерном переходе. При анализе схем обычно учитывают шунтирующее действие

лишь Ск бар.