Коэффициент передачи по току.

Используя (4_90) запишем:

               (4_92)

В (4_92) выделены два сомножителя первый характеризует перенос носителей заряда через базу, второй способность эмттера инжектировать неосновные носители заряда. С другой стороны для коэффициента передачи тока мы можем записать α = κγ, Поэтому логично, сравнив два выражения записать для коэффициентов переноса - κ и инжекции - γ следующие выражения:

 (4_93)

Для того, чтобы проиллюстрировать влияние w/Lp положим коэффициент инжекции эмиттера равным единице и рассчитаем коэффициент передачи по току в ОБ рис.62а и ОЭ рис.62б. Как видно из графика для того, чтобы коэффициент передачи по току был высоким необходимо, чтобы толщина базы была значительно меньше диффузионной длины, с физической точки зрения это означает, что инжектированные носители заряда должны доходить до коллектора без значительных потерь на рекомбинацию. В настоящее время условие w/Lp<<1 хорошо выполняется только для двух материалов Si и Ge, поэтому именно эти материалы могут быть использованы для создания биполярных транзисторов. 

Рис. 62 Зависимость коэффициента передачи по току в схеме ОБ (α) от толщины базы (при γ ~ 1)

Как известно ширина ОПЗ эмиттерного и коллекторного переходов зависят от приложенного напряжения. При изменении напряжения на переходе изменяется и ширина области пространственного заряда и соответственно должна изменяться ширина базы. Поскольку база обычно легирована значительно слабее, чем эмиттер и коллектор ширина ОПЗ со стороны базовой области должна быть значительно больше, чем со стороны эмиттерной или коллекторной области, т.е. можно считать что расширение перехода имеет место за счет его расширения в базовую область.

Предположим, что напряжение на коллекторе увеличилось, тогда ширмна базы должна уменьшиться, тогда как следует из (4_93) и возрастет коэффициент переноса - κ и соответственно возрастет коэффициент передачи транзистора по току Ki, причем в схеме ОЭ этот эффект будет сильнее, чем в схеме с ОЭ см. рис. 62. Возрастание Ki будет сопровождаться ростом коллекторного тока, что будет проявляться как уменьшение коллекторного сопротивления транзистора, причем в схеме ОЭ этот эффект будет сильнее чем в схеме ОБ.

Как следует из (4_93) коэффициент инжекции эмиттерного перехода γ зависит от соотношения проводимости эмиттера и базы. Увеличение проводимости базы будет приводит к уменьшению коэффициента инжеции неосновных носителей заряда и соответственно уменьшению коэффициента Ki. При увеличении тока эмиттера в базу транзистора инжектируются дополнительные носители заряда, что приводит к увеличению ее проводимости      σ_n = σ_n + Δσ_n (для pnp транзистора), где Δσ_n - возрастание проводимости за счет инжектированных носителей. Таким образом в соответствии с (4_93) с ростом тока эмиттера коэффициент передачи по току будет падать, что особенно будет заметно для схемы с общим эмиттером.

Типиная зависимость коэффициента передачи по току при изменении тока через эмиттерный переход в широких пределах показана на рис. 63. Эта зависимость еще раз влияние режима по постоянному току (положения рабочей точки) на параметры транзистора.

Рис. 63 Типичная зависимость коэффициента передачи по току в схеме ОБ (α) и ОЭ (β) от входного тока

Билет№5 Нелинейная Модель Молла-Эбберса для n-p-n ТР. Вывод уравнений модели.

Эквивалентная схема транзистора.

Эквивалентная схема Эберса – Мола, (нелинейная эквивалентная схема транзистора).

В, rб, rк – объёмные сопротивления областей эмиттера, базы и коллектора.

rб – наиболее существенное (т.к. База слаболегирована)

D1 D2 – отображают ЭП и КП (диоды).

Сэб, Скб – ёмкости Pn переходов.

a i1, a i1 – источники тока (управляемые).

a n – нормальное включение.

a i – инверсного включения.

В сопротивлении эмиттерного p - n перехода Rк сопротивление обращенного смещения количественного перехода.

Упрощенная схема:

Rэ=сопротивление эмиттерного перехода , оно дифференциальное Rэ=10¸ 30 Ом.

R-сопротивление обратно смещённого КП, дифференциальное Rк=400¸ 1000 кОм.

Rб- объёмное сопротивление базы.

a э – управляемый источник коллекторного тока.

a - коэффициент передачи тока эмиттера в схеме с ОБ.

Билет№23 Малосигнальная модель и частотные свойства полевых ТР с вляющим p-n-переходом.

Принцип действия ПТР не связан с инжекцией не основных носителей заряда в базу и их относительно медленным движением до коллекторного перехода. ПТР – это прибор без инжекции. Поэтому инерциальность и частотные свойства ПТР с управляющим p-n-переходом обусловлены инертностью процесса заряда и разряда барьерной ёмкости p-n-перехода затвора. Напряжение на затворе изменится мгновенно не может, так как барьерная ёмкость p-n-перехода З перезаряжается токами, проходящими через распределённое сопротивление канала и через объёмное сопротивление кристалла п.п. на участках между концами канала и контактами истока и стока. Поэтому не может мгновенно измениться и сечение канала. На низких частотах полное входное сопротивление ПТР определяется большой величиной r зи. С ростом частоты входного сигнала полное вх.сопротивление уменьшается в связи с наличием ёмкости Сзи. Следовательно для управления ПТР при высоких частотах необходима большая мощность входного сигнала.

Кроме того наличие в ПТР проходной емкости Сзс, аналогичной ёмкости анод-сетка в вакуумной лампе, приводит к возникновению в ПТР частотно зависимой обратной связи. С ростом частоты увеличивается обратная связь через цепь rcСзс, что эквивалентно уменьшению полного входного сопротивления ПТР и уменьшению его усиления.

Для получения оптимального усиления в реальных схемах на ПТР необходимо согласование внешних сопротивлений с входным и выходным сопротивлением ТР. Поэтому во внешней цепи входа и выхода ПТР обычно есть большие сопротивления, которые значительно увеличивают постоянные времени перезаряда ёмкостей ПТР.

 В связи с перечисленными причинами максимальные рабочие частоты реальных рабочих схем на ПТР не превышают нескольких сотен мГц.

рис 1. Физическая эквивалентная схема ПТР.

Билет№9 h-параметры.