WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Вплив конструктивно-технологічних характеристик транзистора на параметри еквівалентної схеми - Реферат

Вплив конструктивно-технологічних характеристик транзистора на параметри еквівалентної схеми - Реферат

Реферат на тему:

Вплив конструктивно-технологічних характеристик транзистора на параметри еквівалентної схеми.

Коефіцієнт передачі за струмом.

Використовуючи (4_90), запишемо:

(4_92)

В (4_92) виділені два співмножники: перший характеризує перенесення носіїв зарядау через базу, другий - здатність емітера інжектувати неосновні носії заряду. З другої сторони, для коефіцієнту передачі струму ми можемо записати α = κγ. Тому логічно, порівнявши два вирзи, записатиь для коефіцієнтів перенесення - κ та інжекції - γ наступні вирази:

(4_93)

Для того, щоб проілюструвати вплив w/Lp, приймемо коефіцієнт інжекції емітера рівним одиниці та обчислимо коефіццєнт передачі за струмом в СБ( рис.62,а ) та СЕ (рис.62,б). Як видно з графіку, для того, щоб коефіцієнт передачі за струмом бул високим, необхідно, щоб товщина бази була значно меншою за дифузійну довжину; з фізичної точки зору це означає, що інжектовані носії заряду повинні доходити до колектора без значних втрат на рекомбінацію. На сучасному етапі умова w/Lp<<1 добре виконується тільки для двох материалів - Si та Ge, тому іменно ці матеріали можуть використовуватись для створення біполярних транзисторів.

Рис. 62 Залежність коефіцієнта передачі за струмом в схемі СБ (α) від товщини бази (при γ ~ 1)

Як відомо, ширина ОПЗ емітерного та колекторного переходів залежить від прикладеної напруги. При зміні напруги на переході змінюється і ширина області просторового заряду та, відповідно, повинна змінюватись ширина бази. Оскільки база переважно легована значно слабше, аніж емітер чи колектор, ширина ОПЗ зі сторони базової області повинна бути значно більшою, ніж зі сторони емітерної чи колекторної області, тобто можна вважати, що розширення переходу відбувається за рахунок його розширення в базову область.

Припустимо, що напруга на коллекторі збільшилась, тоді ширина бази повинна зменшитись, і, як випливає з (4_93), зросте коефіцієнт перенесення - κ та, відповідно, зросте коефіццєнт передачі транзистора за струмом Ki, причому в схемі СБ цей ефект буде сильнішим, аніж в схемі з СЕ(див. рис.62). Зростання Ki буде супроводжуватись зростанням колекторного струму, що буде проявлятисс як зменшення колекторного опору транзистора, причому в схемі СЕ цей ефект буде сильнішим, аніж в схемі СБ.

Як випливає з (4_93) коефіцієнт інжекції емітерного переходу γ залежить від співвідношення провідностей емітера та бази. Збільшення провідності бази викликає зменшення коефіцієнта інжекції неосновних носіїв заряду і, відповідно, зменшення коефіцієнта Ki. При збільшенні струму емітера в базу транзистора інжектуються додаткові носії заряду, що викликає збільшення її провідності σn = σn + Δσn (для pnp транзистора), де Δσn - зростання провідності за рахунок інжектованих носіїв. Таким чином, у відповідності до (4_93) зі зростанням струму емітера коефіцієнт передачі за струмом буде падати, що особливо буде заметним для схеми зі спільним емітером.

Тиова залежність коефіцієнта передачі за струмом при зміні струму через емітерний перехід в широких межах показана на рис.63. Ця залежність ще раз показує вплив режиму за постійним струмом (положення робочої точки) на параметри транзистора.

Рис. 63. Типова залежність коефіцієнта передачі за струмом в схемах СБ (α) та СЕ (β) від вхідного струму

Диференційний опір емітерного переходу - rе.

Диференційний опір емітерного переходу rе є одним з елементів фізичної еквівалентної схеми транзистора. Розрахуємо, як він залежить від струму емітера (положення робочої точки). Для активної області (Uеб>0 та Uкб<0) для вхідної характеристики з достатньою точністю можна записати:

(4_96)

З (4_96) випливає:

(4_97)

4.5.4. Диференційний опір колекторного переходу - rк.

Рис. 64. Діаграма, яка ілюструє зміну ширини бази транзистора при зміні ширины ОПЗ колекторного переходу при збільшенні коллекторної напруги (Uкб2>Uкб1).

Основнbм фактором, що впливає на величину колекторного опору, є ефект модуляції товщини бази напругою колекторного переходу, яка змінюється. При збільшенні колекторного струму область ОПЗ розширюється і ширина бази зменшується, що викликає зростання коефіцієнту передачі транзистора за струмом і, відповідно, зростання колекторного струму. Для колекторного опору можна записати:

(4_98)

Зміна ширини бази приблизно рівна зміні ширини ОПЗ колекторного переходу:

dw(Uкб) = - dl(Uкб) (4_99)

Приймаючи до уваги те, що степінь легування колектора є значно вищою за степінь легування бази і, використовуючи формулу для бар'єрної ємності pn переходу, отримаємо:

(4_100)

Таким чином, ми отримали вираз для другого співмножника в рівнянні (4_98). Тепер розрахуємо перший співмножник:

(4_101)

Підставляємо результуючі вирази (4_101) та (4_100) в (4_98) і отримаємо:

(4_102)

Звідки:

(4_103)

Таким чином, rк зростає при збільшенні колекторної напруги (пропорційно √Uкб) і зменшуеться при збільшенні струму емітера (відповідно, і струму колектора), тобто при великих струмах нахил вихідних характеристик зростає (це особливо є замітним в схемі СЕ при зміні колекторного струму в широких межах). Рис.65 илюструє відповідні (4_103) залежності rк від колекторної напруги та струму емітера.

Рис. 65. Залежність rк від напруги на колекторі та струму емітера (Uк2>Uк1, Iе2>Iе1) 4.5.3. Тепловий струм транзистора (зворотній струм колекторного переходу).

Некерований струм колекторного переходу Jк0 (Jк0б) має сильну залежність від температури, тому його часто називають тепловим струмом транзистора. Цей струм протікає через базове коло транзистора і тому некерований тепловий струм колектора в схемі СЕ буде значно вищим, аніж в схемі СБ: Jк0е = Jк0б(β+1). Зміна теплового струму з температурою може викликати в підсилювальних каскадах зміну положення робочої точки, тому приймаються спеціальні міри для її температурної стабілізації.

Залежність Jк0 від конструктивних параметрів транзистора дається (4_91):

Припустимо, що транзистор є симетричним, тобто технологічні параметри емітерної області такі ж, як і колекторної, тоді: a12 = a21, a11 = a22. Крім того, врахуємо, що легування емітерної та коллкторної областей значно сильніше, аніж базової, тоді pp>>nn і, відповідно, pn>>np. Це дозволяє в a11 a22 залишити тільки один співмножник з неосновними носіями.

(4_94)

Підставивши у вираз для Jк0 з a12=a21 з (4_87) та a11 = a22 з (4_94), отримаємо:

Оскільки w/Lp << 1, то th(w/Lp) ~ w/Lp і для Jк0 можна записати:

(4_95)

Таким чином, при зроблених припущеннях Jк0 співпадає з a11 = a22 (див. 4_94) і, відповідно, буде рівним Jео.

Як видно з (4_95), тепловий струм транзистора визначається тепловою генерацією неосновних носіїв у базі транзистора, причому чим вужча база, тим меншим є тепловий струм транзистора.

Використана література:

  1. Основы промышленной электроники/ Под ред. В.Г. Герасимова. -М.: Высшая школа, 1978.

  2. Изъюрова Г.И., Кауфман М.С. Приборы и устройства промышленной электроники. -М.: Высшая школа, 1975.

  3. Миклашевский С.П. Промышленная электроника. -М.: Высшая школа, 1973.

  4. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. - М.: Высшая школа, 1988.

  5. Основы промышленной электроники/Под ред. В.Г. Герасимова. - М.: высшая школа, 1982.

  6. Гершунский В.С. Основы электроники. - К.: Вища школа, головн. из-во, 1982.

  7. Жеребцов И.П. Основы электроники. - Л.:Энергоатомиздат, 1985.

Нагорский В.Д. Электроника и электрооборудование. - М.: Высшая школа, 1986.

Loading...

 
 

Цікаве