2.4. Зависимость коэффициентов усиления транзисторов от режима и температуры

Зависимость коэффициента от коллекторного тока показана на рис. 2.10. Спадв области малых токов связан с уменьшением коэффициента инжекции вследствие рекомбинации носителей в эмиттерном переходе.

В области больших токов наблюдается спад коэффициента усиления вследствие действия следующих факторов: уменьшения удельного сопротивления базы, оттеснения тока эмиттера к переферии, увеличения физической толщины базы.

При высоких уровнях инжекции возрастает удельная проводимость базы, что равносильно увеличению концентрации примеси в базе и согласно выражению (2.3.10) приводит к уменьшению коэффициента инжекции.

Эффект оттеснения тока эмиттера к переферии заключается в увеличении плотности тока на краях и в уменьшении ее в центре эмиттерного перехода. Различие в плотностях тока может достигать порядка. В центре ток становится меньше так как при протекании базового тока параллельно поверхности эмиттерного перехода создается падение напряжения на сопротивлении базы. Прямое напряжение в центре, поэтому будет меньше. Инжектированные с переферии эмиттера электроны проходят больший путь до коллекторного перехода и часть пути движутся около поверхности. Рекомбинация в базе увеличивается, что приводит к уменьшению .

Увеличение толщины базы при больших токах эмиттера наблюдается у транзисторов у которых концентрация примесей в коллекторе ниже, чем в базе. При больших уровнях инжекции концентрация электронов в p-n-переходе может превысить концентрацию доноров, что приводит к смещению границ перехода в сторону коллектора (эффект Кирка).

Зависимость от напряжения показана на рис. 2.11 и определяется двумя факторами: уменьшением толщины базы с ростом обратного напряжения на коллекторном переходе и ударной ионизацией в переходе база коллектор.

При увеличении коллекторного напряжения увеличивается ширина коллекторного перехода, за счет чего уменьшается ширина базы. Уменьшение ширины базы с ростом коллекторного напряжения приводит к увеличению коэффициента (эффект Эрли).

При приближении коллекторного напряжения к пробивному, ток коллектора и коэффициенты возрастают за счет ударной ионизации в коллекторном переходе.

Температурная зависимость представлена на рис. 2.12.

Зависимость коэффициента усиления от температуры связана с зависимостью времени жизни носителей от температуры =f(t). С ростом температуры время жизни увеличивается, вместе с ним увеличивается и диффузионная длина L_б, а следовательно и. С увеличением времени жизни замедляется рекомбинация в эмиттерном переходе.

2.5. Статические характеристики транзистора в схеме с оэ

Входные характеристики.Зависимость тока базы от напряжения база-эмиттер I_Б=f(U_Б) при постоянном напряжении коллектор-эмиттер называется входной вольт-амперной характеристикой (рис. 2.13).

При U_КЭ=0 эмиттерный и коллекторный переходы транзистора включены в прямом направлении и токи коллектора и эмиттера суммируются в базе.

Входная характеристика при этом представляет ВАХ двух p-n-переходов, включенных параллельно. Транзистор работает в режиме насыщения. При повышении коллекторного напряжения транзистор переходит в активный режим. Коллекторный переход смещается в обратном направлении, и входной ток уменьшается, так как прекращается инжекция дырок из базы в коллектор. При дальнейшем росте напряжения коллектор-эмиттер входной ток уменьшается из-за снижения толщины базы и тока рекомбинации. При больших прямых токах и напряжениях на входные характеристики оказывает влияние сопротивление базы и на зависимости I_Б=f(U_БЭ) появляется участок близкий к линейному.

Входные характеристики германиевых транзисторов располагаются в диапазоне напряжений 0.20.4 В, кремниевых 0,40,6 В.

Выходные характеристики. Зависимость коллекторного тока от коллекторного напряжения при заданном токе базы называется выходной вольт-амперной характеристикой транзистора I_К=f(U_КЭ), I_Б=const. (рис. 2.14) Выходные характеристики можно разбить условно на три участка. На большей части характеристики при U_КЭ>U_КЭНU_БЭ коллекторный ток почти не зависит от коллекторного напряжения.

На этом участке транзистор работает в активном режиме: коллекторный переход включен в обратном направлении; эмиттерный в прямом. Увеличение коллекторного тока с ростом U связано с ростом . Так как коэффициент усиленияявляется функцией тока коллектора, а следовательно зависит от

тока базы, то при одинаковых приращениях тока базы характеристики располагаются на разных расстояниях друг от друга. На данном участке транзистор можно рассматривать как управляемый источник коллекторного тока, величина которого изменяется за счет изменения I_Б.

Крутые участки характеристик при U_КЭ<U_КЭН=U_БЭсоответствуют режиму насыщения, когда коллекторный и эмиттерный переходы включаются в прямом направлении. При уменьшении U_КЭ<U_КЭНнавстречу потоку электронов, инжектированных из эмиттера, устремляется поток дырок, в результате

коллекторный ток резко падает. На этом участке транзистор теряет свои усилительные свойства.

Увеличение коллекторного тока при больших напряжениях связано с лавинным умножением носителей в коллекторном переходе.