5.8 Частотная характеристика коэффициента передачи тока эмиттера.

Ток коллектора на высоких частотах уменьшается по амплитуде и отстает по фазе от тока эмиттера. Причина – инерционность процессов переноса зарядов через базу. Основное ограничение – малая диффузионная скорость инжектированных зарядов

Математическая модель коэффициента передачи тока эмиттера.

,

При f=0 α(0) = α₀ –постоянный ток.

f _α - граничная частота коэффициента тока эмиттера, т.е. частота, при которой α уменьшается в √2 раз по сравнению со своими низкочастотным значением.

5.9 Частотная зависимость коэффициента передачи тока базы

Воспользуемся определением

,

,

ω=0 f=0 β(0)= β₀

ω = ω _β β(ω _β)= β_o/√2

ω →∞ β→0

f_T – граничная частота коэффициента передачи тока базы (β(f_T)=1).

В справочниках приводят значение модуля коэффициента передачи тока базы h_21Э на некоторой частоте измерения f_И. Расчет: f_T= f_И/h_21Э, f_β= f_Т/ β₀.

5.10 Дрейфовые транзисторы

Механизм переноса зарядов через базу в биполярных транзисторах является диффузия. Диффузионная скорость наименьшая из 3-х основных скоростей:

Vдиф<<Vдрейф<<Vтепл

Диффузионные по технологии транзисторы как правило имеют неоднородную базу. Неоднородность базы (зависимость концентрации примеси от координаты) обуславливает возникновение внутреннего электрического поля в базе и дрейфовой скорости инжектированных зарядов. Транзисторы с неоднородной базой называются дрейфовыми. Ускоряющее электрическое поле в базе транзистора возникает в том случае, когда концентрация примеси на границе с эмиттером больше, чем на границе с коллектором:

p-n-p: N_Д^*(0)> N_Д^*(w). n-p-n: N_A^*(0)> N_A^*(w)

Дрейфовые транзисторы обладают 2-мя главными преимуществами:

1)V_др >>V_диф ǽ_др>ǽ_диф α_др>α_диф

2)f_α,f _β(др)>> f_α,f _β(диф).

Наличие дрейфа приводит к “искажению” графика распределения инжектированных зарядов – к отклонению от линейности.

В нормальном режиме поле базы ускоряет инжектированные из эмиттера заряды. В инверсном режиме наоборот, заряды тормозятся, время переноса увеличивается, увеличивается скорость рекомбинации, поэтому α_I=0,2… 0,6< α_N→1.

5.11 Тепловая модель транзистора. Расчет площади теплоотвода.

R_tk-k – тепловое сопротивление между кристаллом и корпусом. (справочная вел.)

R_tk-c–тепловое сопротивление корпус транзистора – окружающая среда.

R_tk-T – тепловое сопротивление корпус транзистора – теплоотвод.

[R_t] =град/Вт

Без электрической изоляции R_tk-T = 0.1-0.2 град/Вт, с изоляцией 0.5-1 град/Вт

R_tT-c - тепловое сопротивление теплоотвод – окружающая среда

Тепловой модели транзистора соответствует электрическая модель, в которой:

tk-tc- разность температур кристалла и окружающей среды (разность потенциалов),

Pк –электрическая мощность на коллекторе ( тепловой поток –аналог электрический ток),

Rt – тепловые сопротивления участков цепи (электрические сопротивления),

Q – тепловой поток (электрический ток).

При наличии теплоотвода (R_tT-c) потоком через ветвь R_tk-c пренебрегают. Тогда общее тепловое сопротивление

R_t= R_tk-k - R_tk-T- R_tT-c

Максимально – допустимое сопротивление определяют исходя из температуры коллектора (кристалла) и электрической мощности на коллекторе.

Порядок расчета:

1. R_t =( tк _МАКС-t- tc)/ P_k, (аналог закона Ома R=U/I)

где tк _МАКС максимальная температура коллектора (справ.)

t – температурный запас -10-25 град,

tc – температура окружающей среды,

P_k - электрическая мощность на коллекторе.

2. R_tT-c= R_t - R_tk-k - R_tk-T.

3. R_tT-c=1/(Sк_t)  S=1/( R_tT-cк_t)  S=1000/(R_tT-c [см²]

где S – площадь теплоотвода,

к_t – коэффициент, зависящий от условий теплообмена радиатора с окружающей средой. Для черненого алюминиевого ребристого теплоотвода без принудительной вентиляции на основе эмпирических данных принимают к_t 0,001 Вт/(градсм²).

Классификация биполярных транзисторов

К T 2 01 А

I II III IV V

I- материал

II-классификация прибора

III- классификационный параметр внутри класса

1 НЧ

2 СЧ } Р_КМАХ≤0,3 Вт (маломощные)

3 ВЧ

4 НЧ

5 СЧ } Р_КМАХ=0,3-1,5 Вт (средней мощности)

6 ВЧ

7 НЧ

8 СЧ } Р_КМАХ >1,5 Вт (мощные БП)

9 ВЧ

IV- Номер разработки (001 - 99).