99

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 участка тонкой и слаболегированнойактивной базы (под эмиттером) длиной . Линии тока одинаковы для токов,и:

;

Cопротивление пассивной базы находится достаточно просто исходя из геометрии транзистора, поскольку плотность тока базы в этой области принимается постоянной. Cопротивление активной базы найти значительно сложнее, поскольку плотность тока базы меняется от нуля на одном краю эмиттерного перехода до максимального значения на другом его краю, прилегающем к базовому контакту. Расчеты дают:

w_B

Обычно КОм.

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

Приведенные соотношения справедливы лишь при малых токах, когда реализуется низкий уровень инжекции. При высоких уровнях инжекции сопротивление активной базы убывает обратно пропорционально току эмиттера вследствие его модуляции инжектированными носителями. Сопротивление базы приводит к эффекту оттеснения тока эмиттера к краю эмиттерного перехода и ухудшает частотные свойства транзистора. Особенно сильно его роль проявляется в мощных и высокочастотных транзисторах (рассмотрим позднее).

В структурах без -слоя наибольший вклад в сопротивление тела коллектора вносит тонкий и слаболегированный слой под базой. Сопротивление тонких пленок обычно указывается в Ом/квадрат.

5.3. Эффект Эрли

Эффект Эрли — модуляция толщины базы напряжением на коллекторном переходе.

2 следствия:

1) увеличение при возрастаниив НАР;

2) внутренняя обратная связь.

1). Сопротивление коллекторного перехода.

Внормальном режиме:

;

;

.

(5.3.1)

, .

Будем считать, что база легирована значительно слабее коллектора (типично для сплавного транзистора). Тогда ОПЗ коллекторного перехода расположен целиком в области базы и . Для ступенчатого перехода

при . Тогда

и .

Заметим, что сопротивление обратно пропорционально току эмиттера и зависит от напряжения .

Полагая

для кремниевого транзистора получим .

Обычно МОм.

Конечная величина —конечный коэффициент усиления по напряжению.

2). Внутренняя обратная связь.

Коэффициент обратной связи:

; (5.3.2)

;

Из рисунка: . Так как, из (5.3.2), получим:

. (5.3.3)

Знак минус говорит о том, что увеличение коллекторного напряжения (по модулю) приводит к уменьшению эмиттерного напряжения (отрицательная обратная связь).

Типичные значения .