Задача 36

Получите выражения для малосигнальных параметров биполярных транзисторов с учетом эффекта Эрли. Рассчитайте крутизну транзистора, его входное и выходное сопротивление, если в рабочей точке ток коллектора IC = 1 мА; коэффициент усиления без учета эффекта Эрли βF0 = 100; напряжение между коллектором и эмиттером VCE =10 В; напряжение Эрли VA = 40 В.

Решение

В нормальном активном режиме

IC =αF IF − IR αF IES exp(VBE ϕt ) + ICS IS exp(VBE ϕt ) ,

где IS ≡ αF IES – "ток насыщения" (SPICE параметр IS).

Ток базы является входным током в схеме с общим эмиттером, задается независимо, и, следовательно, не зависит от эффекта модуляции толщины базы, обусловленного обратным смещением на коллекторном переходе (эффект Эрли). Входной ток и напряжение биполярного транзистора при включении с общим эмиттером – IBB и VBE соответственно, выходной ток и напряжение – IС и VCE.

Эффект Эрли по своему физическому смыслу совпадает с эффектом модуляции длины канала в МОП-транзисторе (см. задачу 18). Напряжение Эрли VA (SPICE параметр VAF) соответствует обратному значению λ. С учетом эффекта Эрли ток коллектора выражается формулой:

Коэффициент усиления за счет эффекта Эрли увеличивается вместе с током коллектора

крутизна

39

выходное сопротивление

входное сопротивление без учета омического сопротивления области базы

В отличие от МОП-транзисторов, обладающих практически бесконечным входным сопротивлением, входное сопротивление биполярных транзисторов сравнительно мало.

40