3.7 Частотные характеристики

Важной характеристикой является возможность усиливать переменное напряжение заданной частоты. Для транзистора этой зависимостью является: = или =

Коэффициент передачи тока зависит от структуры и параметров транзистора. На него влияют ёмкость эмиттера, время пролёта носителей через базу, через область объёмного заряда, постоянная времени в цепи коллектора.

1) Влияние ёмкости в цепи эмиттера.

Чем больше ток эмиттера, тем больше задержка.

= ; (3.8)

= , (3.9)

где =const.

Модуль будет показывать изменение величины, а угол (аргумент) – изменение угла вектора данной величины.

=. (3.10)

Граничная частота – частота, на которой коэффициент передачи тока эмиттера падает в раз.

− зависит от частоты.

=;

= ; (3.11)

=; (3.12)

=; (3.13)

=;

= .

- предельная частота, на которой может работать транзистор.= 1.

Частотные свойства схемы с ОБ существенно лучше, чем схемы с ОЭ. Это связано с тем, что с увеличением частоты между током эмиттера и током коллектора возникает фазовый сдвиг.

будет меняться незначительно;

− значительно.

< < .

Наиболее полно частотные свойства транзистора характеризуются максимальной частотой генерации – той частотой, на которой возможна работа транзистора при автоколебаниях.

Коэффициент по мощности больше 1. При дальнейшем увеличении частоты коэффициент усиления меньше 1.

Частота связана с другими параметрами транзистора:

= , (3.14)

где − постоянная цепи коллектора;

− барьерная ёмкость коллекторного перехода;

− граничный коэффициент усиления в схеме ОБ.

3.8 Работа транзистора на импульс

При работе на импульс транзистор находится в двух устойчивых состояниях:

1) режим отсечки;

2) режим насыщения.

В активной области транзистор находится лишь во время переключения.

Рассмотрим схему с ОБ.

Пусть на эмиттер нашего транзистора мы подаём импульс тока. Вначале положительный, а после выключения – отрицательный.

В момент времени на эмиттер транзистора подаётся импульс тока. Ток коллектора появляется не сразу, а с некоторой задержкой. Эта задержка объясняется перезарядкой ёмкости эмиттерного перехода, а также временем пролёта носителей через область базы. Начинает формироваться прямой фронт. Происходит накопление носителей в области базы. Концентрация в области базы достигает предельного значения. При этом в цепи устанавливается ток насыщения:

≈. (3.15)

Дальнейшее увеличение количества носителей в базе транзистора приводит к небольшому уменьшению его сопротивления. Чем больше избыточная концентрация неосновных носителей в базе по сравнению с необходимым количеством для насыщения, тем в более насыщенном режиме будет работать транзистор. Это характеризует коэффициент насыщения.

Начиная с 4-го режима, транзистор находится в режиме насыщения.

В момент времени на эмиттер транзистора подаётся отрицательный импульс тока. Ток будет вначале в режиме насыщения. Длительность временизависит от накопленных в базе носителей. Скачок тока при переходе от включенного режима определяется падением напряжения на объёмном сопротивлении базы транзистора:

=; (3.16)

' = . (3.17)

После окончания времени рассасывания идёт формирование фронта импульса.

Выходной фронт определяется ёмкостью перехода.

Величины иможно уменьшить за счёт увеличения соответствующих амплитуд фронта. Времязависит только от степени насыщения транзистора. Контролировать степень насыщения транзистора достаточно сложно.

Другой способ уменьшения времени рассасывания – создание присадок (создание ловушек). При этом полупроводник легируется золотом.

Включение параллельно к коллекторному переходу диода с малым прямым падением напряжения.

При изготовлении специальных импульсных транзисторов диод Шотки формируется в структуре в процессе производства. Получается транзистор с барьером Шотки.