Главная Импульсный режим работы



которого неосновные носители проходят через базу. В бездрейфовом транзисторе время пролета равно времени диффузии

(8.41)

В дрейфовом транзисторе время пролета меньше т; их отношение является функцией параметра [98-100, 108]:

Г» 0,8

aSN-

Рис.

Тт

D

(8.42)

График функции (42) изображен на рис. 18. Время пролета связано с приводимым в справочнике[102] значением предельной частоты простым соотношением

2я/т

9. Условие входа транзистора в насыщение. Рассмотрим картину распределения концентрации дырок рб (х) в п-базе транзистора ключевой схемы при заданных значениях и к (см. рис. 5), но различных значениях тока базы /g (рис. 19, а, б). Мелким пунктиром на рис. 19 изображены кривые распределения


п-база

БездрейфоВыйп

Дрейфовый 6}

Рис. 19.

равновесной концентрации рб о {х) (для возможности раз-личения ординаты этих кривых показаны в преувеличенном виде). Остальные кривые относятся к различным значениям тока базы. Крупным пунктиром показаны кривые, соответствующие току базы /ббн. при котором транзистор входит в насыщение. При построении кривых не пренебрежено током базы и в соответ-



ствйи с формулой (38) принято, что при t/.j.g < о концентрация Рб С) у коллекторного перехода хотя и очень мала, но все же отлична от нуля.

Пока /б < /бн с увеличением тока базы растет ток коллектора /к = В/б и происходят описываемые ниже изменения:

а) Почти пропорционально току базы возрастает концентрация Рб (0) У эмиттерного перехода. При этом согласно формуле (38) повышается напряжение t/.g = -t/g.g на эмиттерном переходе.

б) При любом фиксированном значении х почти пропорционально току базы повышается градиент \ dpldx\. Это особенно отчетливо проявляется в бездрейфовом транзисторе (рис. 19, а), у которого дырочный ток (р (л;), текущий вдоль базы к коллектору, является чисто диффузионным, ввиду чего он пропорционален градиенту \dpldx\. При фиксированном же токе базы /б = const этот градиент несколько повышается с уменьшением х; это обусловлено нарастанием тока ip {х) от значения ip (ш) = /ц до значения (р (0) = /„ -f /б = /д; по этой причине кривые рб (л;) оказываются несколько вогнутыми.

в) При любом токе /б > О напряжение t/g.g < 0; также и напряжение (7=(7.э= - ?к < О (рис. 5). Поэтому согласно равенствам (ЗЗа) можно записать (см. рис. 14):

;6=-(fK-a-;-sI)- (8.44)

С ростом тока /к S В/б напряжение I U \ уменьшается, а напряжение I бб.э I растет. Но пока U, \ > Lg.g i напряжение Lg < < О, и на коллекторном переходе действует обратное смещение, абсолютная величина которого уменьшается с ростом тока базы. Поэтому согласно формуле (38) концентрация рб (ш) у коллекторного перехода повышается; правда, при U q < О это повышение микроскопически мало.

10. С ростом тока базы описанные выше изменения нарастают. Но свойственный активному режиму характер процессов не меняется до тех пор, пока смещение коллекторного перехода не станет равно нулю, что и является физическим условием входа транзистора.в насыщение. В соответствии с равенствами (44) при входе транзистора в насыщение выполняются равенства:

tK-6 = tK-6H = 0; ;.э = ;-эн = кн; (8.45)

при этом согласно формуле (38) рб (w) = рбо

11. Пусть после входа транзистора в насыщение ток базы возрастает. Это возможно при увеличении напряжения на эмиттерном переходе (f/g.e > 1 кн ). с чем связано дальнейшее повышение концентрации рб (0). Так как в режиме насыщения коллекторное напряжение ии = const, то согласно равенству (44) напряжение на коллекторном переходе должно стать под.ажйтельны.м, т. е. образуется прямое смещение перехода. Согласно же формуле (38) при t/.g > О концентрация рб (ш) быстро повышается с ростом напряжения на переходе, В результате кривая рб (х) располагается



тем выше над пунктирной кривой, соответствующей входу транзистора в насыщение (рис. 19), чем сильнее выполняется неравенстео h > /бн-

Хотя после входа транзистора в насыщение коллееторный переход смещен в прямом направлении, но это не препятствует протеканию тока коллектора (он лишь не может нарастать с ростом тока базы из-за ограничения тока = /дн = £к ?к сопротивлением Rj). Это объясняется тем, что напряжение t/.g > О всегда меньше контактной разности потенциалов на переходе. Поэтому электрическое поле в переходе, ослабляясь с ростом t/.g, не меняет своего направления и остается отсасывающим для попадающих в переход дырок.

После входа в насыщение бездрейфового транзистора (рис. 19,а) градиент dpldx \ в сечении х = w практически не меняется, что соответствует постоянству тока = /кн В остальных сечениях базы этот градиент из-за влияния тока базы возрастает тем значительнее, чем сильнее выполняется неравенство /g > /gg. В дрейфовом транзисторе (рис. 19, б) характер кривых pg (л;) с ростом тока /g > /бн более сложен. Здесь постоянство тока /д = связано с такими особенностями кривых pg {х): в сечении х = w до входа транзистора в насыщение дырочный ток ip (ш)) является чисто диффузионным; после же входа в насыщение, из-за появления дрейфовой составляющей тока значительной величины (так как pg (ш) > pgo), вначале с ростом тока базы уменьшается диффузионная составляющая тока (р(ш)), а затем она становится отрицательной (производная dp/dx меняет знак); в сечении х - О, где преобладает дрейфовая составляющая дырочного тока, те же особенности проявляются слабее. В результате концентрация дырок у эмиттерного перехода оказывается при /д > Iq„ меньше концентрации дырок у коллекторного перехода.

Б. СВЯЗЬ СТАЦИОНАРНЫХ ТОКОВ ТРАНЗИСТОРА С ЗАРЯДОМ БАЗЫ

Установление связи токов транзистора с зарядом неосновных носителей базы важно для анализа переходных процессов в транзисторе методом варяда базы. Но раньше полезно установить таковую связь в стационарных режимах работы.

12. Связь стационарного тока коллектора в активном режиме с зарядом базы. Для установления такой связи найдем заряд Qp дырок в базе. Рассмотрим элементарный объем базы Sdx. Заключенный в этом объеме заряд дырок dQp s деРб (x)Sdx. Отсюда

Qp = q,Sp(x)dx, (8.46)

т. е. заряд дырок в базе пропорционален площади, ограниченной кривой Рб (х) и осью абсцисс (рис. 19) на интервале (О, ш).

Точное выражение функции pg (х) является сложным. Так как в активном режиме ток базы /g С /к. то можно подставить в фор-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 [56] 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195


0.023