8. Каковы частотные свойства бт? Укажите частотно–зависимые элементы эквивалентной схемы.

Усилительные свойства транзисторов определяются свойствами мате­риала, из которого они изготавливаются, технологией их производства, конструкцией, режимом работы и схемой включения. С ростом частоты усилительные свойства ухудшаются. Это означает, что уменьшается уси­ление, падает выходная мощность, появляется фазовый сдвиг, т. е. за­паздывание выходного тока по отношению к входному. На диапазон рабо­чих частот транзисторов оказывают влияние следующие параметры:

— время пролёта неосновных неравномерных носителей в области базы от эмиттерного перехода до коллекторного;

— ёмкости эмиттерного С_э и коллекторного С_к переходов;

— объёмное сопротивление базы r_б^’, определяемое её геометрическими размерами.

Для улучшения частотных свойств (повышение предельной частоты) необходимо:

1. Уменьшить время пролёта носителей через базу, т. е.

а) уменьшить ширину базы;

б) использовать n-p-n-транзисторы, так как подвижность электронов больше, чем у дырок;

в) использовать германиевые транзисторы, так как в германии подвиж­ность носителей выше, чем в кремнии. Большие возможности открывает применение арсенида галлия.

2. Снижение емкости эмиттерного и коллекторного переходов.

3. Снижение объёмного сопротивления базы.

Однако эти условия противоречивы. Для уменьшения времени пролёта носителей необходимо уменьшить ширину базы, но при этом возрастает сопротивление базы. Уменьшение удельного сопротивления базы за счёт увеличения концентрации примеси приводит к уменьшению ширины кол­лекторного перехода и увеличению ёмкости коллекторного перехода.

Удачным решением проблемы является увеличение скорости переме­щения носителей с помощью ускоряющего электрического поля в базовой области. Этот принцип положен в основу дрейфовых транзисторов.  В дрейфовых транзисторах n-p-n-типа концентрация примесей в эмиттерной стороне базы в 100 раз больше, чем около коллектора. Из-за наличия гра­диента концентрации примесей (а, следовательно и дырок) основные но­сители в базовой области — дырки начинают диффундировать в направле­нии коллекторного перехода. Однако, в отличии от диффузии неосновных носителей, смещение основных оставляет нескомпенсированные заряды ионов акцепторной примеси. В результате возникает электрическое поле и устанавливается динамическое равновесие: действие градиента концен­трации уравновешивается действием электрического поля. Направление электрического поля в базе является ускоряющим для электронов, движу­щихся от эмиттера к коллектору (плюс у коллектора, минус у эмиттера). Кроме того, при наличии сильно легированного базового слоя вблизи эмиттерного перехода, сопротивление тела базы получается малым даже при тонкой базе. Одновременно малая концентрация примесей вблизи коллекторного перехода приводит к значительному уменьшению ёмкости последнего.

В результате дрейфовые транзисторы могут работать в СВЧ-диапазоне (граничные частоты достигают 10 ГГц).

8. Приведите физическую эквивалентную схему бт и сопоставьте ее конструкции транзистора. В чем недостаток данной эквивалентной схемы?

Схема включения биполярного транзистора с ОЭ: а – принципиальная схема; б – эквивалентная схема

Недостатки: Худшие температурные и частотные свойства по сравнению со схемой с общей базой

Схема включения биполярного транзистора с ОК: а – принципиальная схема; б – эквивалентная схема

Недостатки: Коэффициент усиления по напряжению меньше 1.