Температурні і частотні властивості транзистора
Діапазон робочих температур транзисторів, який визначається властивостями p-n переходів, такий самий, як і у напівпровідникових діодів. Особливо сильно на роботу транзисторів впливає нагрівання і менш суттєво – охолодження (до -60ºС). Дослідження показують, що при нагріванні від 20 до 60ºС параметри площинних транзисторів змінюються наступним чином: rК падає приблизно у два рази, rБ – на 15-20 %, а rЕ зростає на 15-20 %. Уяву про вплив нагріву на h – параметри дають графіки (рис. 2.3.10, а), побудовані для малопотужного площинного транзистора, ввімкненого за схемою зі спільною базою. Крім зміни значення основних параметрів транзистора, нагрівання викликає зміщення вихідних характеристик і зміну їх нахилу (рис. 2.3.10, б), що також порушує нормальну роботу приладу.
Найбільш часто для роботи при підвищених температурах застосовують кремнієві транзистори. Гранична робоча температура у цих приладів складає 125 ,,, 150ºС. З цією ж метою використовується і ряд нових напівпровідникових матеріалів, із яких найбільший інтерес являє карбід кремнію. Прилади, виготовлені на карбіді кремнію, можуть працювати до температур 500,,,600ºС.
На частотні властивості транзисторів дуже впливають ємності p-n переходів. Із збільшенням частоти ємнісний опір зменшується і шунтуюча дія ємностей зростає. Тому Е-подібна еквівалентна схема транзистора на високих частотах, крім чисто активних опорів rЕ, rБ і rК, містить ємності СЕ і СК, які шунтують емітерний і колекторний переходи.
h11Б,
h12Б
h21Б,
h22Б
ІК
10-3
h22Б
47
45
5∙10-4
h21Б
0,5∙10-6
43
h12Б
41
h11Б
39
20 40 60 80 tºC UКЕ
а б
Рис. 2.3.10. Вплив температури на h - параметри малопотужного площинного транзистора (а)
і форму його вихідних характеристик (б)
Другою причиною погіршення роботи транзистора на високих частотах є відставання по фазі змінного струму колектора від змінного струму емітера. Це обумовлено інерційністю процесу проходження носіїв заряду через базу від емітерного переходу до колекторного, а також процесів накопичення і розсмоктування зарядів в базі.
Оцінюючи частотні властивості транзистора, слід враховувати, що дифузія – процес хаотичний. Неосновні носії зарядів, інжектовані емітером в базу, пересуваються в ній різними шляхами. Тому носії, які одночасно ввійшли в область бази, досягають колекторного переходу в різний час. Таким чином, закон зміни струму колектора може не відповідати закону зміни струму емітера, що призводить до спотворення сигналу, що підсилюється.
Слід відмітити, що із збільшенням частоти коефіцієнт β зменшується значно сильніше ніж α.