4.4. Диффузионные емкости в транзисторе

Диффузионные емкости отражают накопление зарядов избыточных носителей в электронейтральных областях базы, коллектора и эмиттера. Их введение приближенно учитывает зависимость коэффициентов передачи тока от частоты.

Диф. емкость эмиттера:

;

  

.

  

Здесь ,— время пролета дырок через эмиттер,— время жизни дырок в эмиттере,— дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода,— инжектируемая составляющая тока эмиттера (в модели Эберса-Молла — ток диода D₁).

.

Учитывая, что и0, получим:

. (4.4.1)

По аналогии:

, (4.4.2)

где ,

—инверсное время пролета электронов через базу, — время пролета дырок через коллектор (от базы до подложки,— время жизни дырок в коллекторе,.

На эквивалентной схеме транзистора диффузионные емкости (как и барьерные) включены параллельно диодам, моделирующим р-ппереходы.

Введение диффузионных емкостей эквивалентно приближенному учету частотной зависимости коэффициентов .Постоянная времени заряда диффузионной емкости эмиттера через сопротивление—равна постоянной времени коэффициента передачи эмиттерного тока.

Основные результаты

1). Частотная зависимость коэффициента передачи эмиттерного тока определяется соотношением , где.

2). Переходная характеристика коэффициента передачи эмиттерного тока определяется соотношением .

3) При включении транзистора по схеме ОЭ выигрыш в усилении тока равен проигрышу в быстродействии.

4). Накопление избыточных носителей в электронейтральных областях может быть учтено введением диффузионных емкостей эмиттера и коллектора. Произведение диффузионной емкости эмиттерана дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода равно потоянной времени .

5. Вах реального транзистора

5.1. Особенности вах реального транзистора

1). Часть приложенных напряжений падает на сопротивлениях нейтральных областей базы и коллектора .,, где—напряжения на электродах, —на р-п переходах.

2). При малых токах возрастает роль токов рекомбинации-генерации в эмиттерном и коллекторном переходах. , поэтому в общем случае

, (5.1.1а), (5.1.1б)

где — факторы неидеальности.

3). Ширина р-п переходов зависит от напряжений: ,. Поэтому от напряжений на переходах зависит толщина базы. Эмиттерный переход тонкий, а в нормальном режиме и изменяется с напряжением слабо (логарифмически). Главный эффект — зависимость.

5.2. Сопротивления базы и тела коллектора

Ток в базе переносится основными носителями. Удельная электропроводность . Наибольший вклад вносит сопротивление тонкой и слаболегированнойактивной базы (под эмиттером) длиной . Линии тока одинаковы для токов,и:

;.

Обычно кОм.

2 контакта по разные стороны эмиттера снижают в 2 раза,— в 4.

В структурах без -слоя наибольший вклад в сопротивление тела коллектора вносит тонкий и слаболегированный слой под базой.

5.3. Эффект Эрли

Эффект Эрли — модуляция толщины базы напряжением на коллекторном переходе.

2 следствия:

1) увеличение при возрастаниив НР;

2) внутренняя обратная связь.

1). Сопротивление коллекторного перехода.

Внормальном режиме:

;

;

. (5.3.1)

;МОм.

Конечная величина —конечный коэффициент усиления по напряжению.

2). Внутренняя обратная связь.

Коэффициент обратной связи:

; (5.3.2)

;

. Подставляя в (5.3.2), получим: . (5.3.3)

Типичные значения .