44.Отличия реальных вольт-амперных харак-к биполярного транзистора от идеализированных. Эффект модуляции ширины базы (Эффект Эрли)
В структуре реальных
транзисторов протяженность областей
объёмных зарядов p-n
переходов сравнима с протяженностью
эмиттера, базы и коллектора, поэтому
процессы в областях объёмного заряда
заметно влияют на параметры транзистора.
Как известно, ширина области объёмного
заряда p-n
перехода зависит от напряжения на нём.
Так как эмиттерный переход смещён в
прямом направлении и высоколегирован,
то его ширина мала и изменение
мало меняет эту ширину. Поэтому влиянием
ширины области объёмного заряда
эмиттерного перехода пренебрегают.
Коллекторный переход работает при
обратном смещении и ширина области
объёмного заряда достаточно велика.
Так как степень легирования базы обычно
меньше степени легирования коллектора,
то область объёмного заряда коллекторного
перехода распространяется в основном
в базовую область. Тогда при изменении
за счет изменения
будет изменяться
,
получается зависимость
,
которую называют модуляцией ширины
базы – эффектом Эрли.
При увеличении
ширина
увел-ся, а
- умень-ся, то есть сокращается путь
электронов от эмиттера к коллектору. В
результате рекомбинация умень-ся, а
коэффициент переноса
- увел-ся, то есть
и
- увел-ся. Поэтому выходные харак-ки
транзистора идут не параллельно оси
напряжения, а изгибаются вверх. Это
особенно заметно в схеме с ОЭ, где
небольшие изменения
ведут к заметны изменениям
.
Рис.12.1 Зависимость коэффициентов α и β – эффект Эрли
Рис.12.2 Влияние эффекта Эрли на вид реальных ВАХ, уменьшение β при малых токах
Эффект Эрли влияет
также на работу эмиттерного перехода.
Связано это с тем, что концентрация
неравновесных носителей на границе
перехода опред-ся напряжением, то есть
,
а токи
и
- опред-ся градиентом этих носителей в
базе, тогда, если эмиттерная цепь
транзистора управ-ся источником тока,
то есть
,
то при увеличении
изменение
при постоянном градиенте неравновесных
электронов приводит к уменьшению
граничной концентрации неравновесных
электронов, то есть к уменьшению
.
Рис. 12.3 Изменение ширины базы – эффект Эрли при управлении эмиттерной цепи от источника тока
Если эмиттерная цепь питается от источника напряжения, то - жестко задано, тогда при увеличении уменьшение приводит к увеличению градиента неравновесных электронов в базе, что сопровождается увеличением токов и .
Рис. 12.4 Изменение ширины базы – эффект Эрли при управлении эмиттерной цепи от источника напряжения
Таким образом,
если одна из входных величин -
или
задана, то вторая оказ-ся функцией
коллекторного напряжения. Такое влияние
выходного напряжения транзистора на
состояние входа называют внутренней
обратной связью по напряжению. При
степень глубины обратной связи
определяется коэффициентом обратной
связи
.
Влияние
на
приводит к изменению входной характеристики,
но эта зависимость при инженерных
расчётах схем не учитывается вследствие
её малости.
Рис. 12.5 Внутренняя обратная связь по напряжению
В реальных схемах источник входного напряжения имеет конечное сопротивление, поэтому изменение влияет и на ток и на напряжение .