2.3 Расчет энергетической диаграммы

Положение уровня Ферми относительно середины запрещенной зоны каждой области транзистора определяется величинами Еэ, Еб, Ек:

(2.26)

Из формул (2.26) полученоЕ_е=0,082 эВ, Е_б=0,033 эВ, Е_к=0,036 эВ.

Сдвиг уровня Ферми для эмиттерного и коллекторного переходов:

(2.27)

Расчет энергетической диаграммы выполняется для рабочего режима транзистора.

Сдвиг уровня Ферми эммитерного перехода:

(2.28)

U_к связано с концентрацией электронов на границе эммитерного перехода со стороны базы ρ_бе:

(2.29)

где:

 - ширина базы при напряжении;

D_б - коэффициент диффузии электронов в базе;

I_k – максимальный ток коллектора.

Из (2.29) получено ρ_бэ=1,1510¹⁶ см^-3.

(2.30)

Из (2.30) получено U_э=0,15 В;

Расчет энергетической диаграммы представлен в приложении А

2.4 Малосигнальные параметры

2.4.1 Расчет параметров Т-образной эквивалентной схемы.

Т-образная эквивалентная схема транзистора, которая использовается для расчетов электронных схем в режиме малого сигнала показана на рисунке 2.4.1.Свойства Т-образной эквивалентной схемы определяются параметрами: r_э, r_к, r_б, С_э, С_к, .

Рисунок 2.4.1 – Т-образная малосигнальная эквивалентная схема транзистора

Коэффициент передачи  есть параметром генератора тока Г:

(2.34)

Сопротивление эмиттера определяется из выражения для дифференциального сопротивления р-п перехода:

(2.35)

где:

I_е – постоянная составляющая точка эмиттера, которая определяет рабочую точку транзистора, I_е=0,5 I_кт=0,009 мА.

Сопротивление коллектора определяется из выражения для эффекта Ирли:

(2.36)

где:

U_k – напряжение на коллекторном переходе;

L_k – ширина коллекторного перехода, L_k=5.99210^-3 см;

Из формулы (2.36) r_k=223,351 Ом.

Сопротивление базы определяется геометрией базовой области и ее удельным сопротивлением.

Сопротивление базы транзистора с коаксиальной геометрией:

(2.37)

где:

_б – удельное сопротивление базы, _б = 36,5 Омсм;

Из (2.37) получили r_б=182,153 Ом.

Емкость эммитерного перехода С_е имеет диффузионный характер:

(2.38)

где:

_n – время полёта неосновных носителей заряда через базу

(2.39)

Из (2.38) получено С_е=1,74210^-8 Ф.

Барьерная емкость эммитерного перехода при активном режиме не учитывается.

Емкость коллекторного перехода С_к состоит из барьерной емкости и диффузионной емкости связанной с влиянием напряжения коллекторного перехода на концентрацию ННЗ в базе:

С_к=С_бк+С_gк (2.40)

где:

С_бк – баръерная емкость коллекторного перехода, Ф;

С_gк – зарядовая емкость коллекторного перехода, Ф.

(2.41)

Из формулы (2.41)С_бк=9,66410^-14 Ф.

(2.42)

Следовательно С_gк=4,16410^-11Ф

Емкость коллекторного перехода находится по формуле (2.40) С_к=1,08410^-11 Ф.

2.4.2 Параметры транзистора как четырехполюсника.

Рассмотрим методику расчета параметров транзистора для схем с общим эммитером. Можно показать, что четырехполюсниковые параметры связаны с параметрами Т-образной схемы:

(2.43)

Индексы «е» указывают, что r-параметры относятся к схеме с общим эммитером.

Для любой схемы включения h-параметры связаны с r-параметрами:

(2.44)

Таблица 2.4.1 - Результаты расчетов h- и r- параметров

h – параметры		r – параметры
Параметр	Величина	Параметр	Величина
h11, Ом	156,6	r11, Ом	184,98
h12, Ом	0,14	r12, Ом	2,83
h21,Ом	-10,037	r21, Ом	203,01
h22, Ом-1	0,049	r22, Ом	20,23