Главная Импульсный режим работы



мулу (46) приближенное выражение (40) для функции рб (х). Интегрируя, найдем


Qp=- \ 1 1-е

/ Up

где принято во внимание, что Hfj = w/Lfj. Сопоставляя результат интегрирования с выражением (42), запишем

kN XNt к Тт

Dp 2то 2Dp тд Подставляя сюда выражение Тд из формулы (41), получаем

Qp = /kTt. (8.47)

Соотношение (47) справедливо для дрейфового и бевдрейфо-вого тр анзистора (в последнем случае = Тд), ко только при активном режиме работы. Действительно, из рассмотрения кривых Рб {х) (рис. 19) видно, что с увеличением тока базы прн > бн площадь, ограниченная кривой р{х), возрастает; следовательно, возрастает и заряд Qp. Ток же коллектора /к = /кн остается неизменным.

13. Связь стационарного тока базы с зарядом базы. Как известно, в изолированном полупроводнике скорость уменьшения избыточной концентрации носителей, обусловленная их рекомбинацией, пропорциональна избыточной концентрации неосновных носителей (дырок) и обратно пропорциональна времени их жизни (Тр), т. е.

dp Р - Ро dn р - ро

dt Тр dt Тр

В базе транзистора непрерывно протекает процесс рекомбинации, подчиняющийся в общем законам (а). Но база- не изолированный полупроводник, и в стационарном режиме несмотря на рекомбинацию концентрация носителей остается неизменной. Это получается благодаря замещению рекомбинированных носителей таким же количеством носителей, поступающих в базу: дырки поступают из эмиттера в количестве, превышающем их уход в коллектор (/g > /к); электроны же доставляются током базы в количестве, равном их убыли из-за рекомбинации*). Исчезновение из базы рекомбинируемых электронов можно представить в виде эквивалентного тока рекомбинации /рек, который по величине равен току базы, но втекает в базу. Принимая это во внимание, представим уравнение (а) в виде

Qe~- = qe-- * (8.48)

dt т„

*) Электроны поступают и уходят из базы также через переходы транзистора. Ввиду малости (сравнительно с током базы) электронных токов через переходы их влиянием обычно пренебрегают.



где для различения производная dnidt заменена на dtipjldt, ибо она не выражает скорость изменения концентраци и электронов в базе (в стационарном режиме п = = const) Левая часть уравнения (48) выражает скорость исчезновения заряда ре-комбинируемых электронов в единице объема базы, т. е. объемную плотность тока рекомбинации /рек- Имея это в виду, умножим обе части уравнения на Sdx и проинтегрируем:

•S \ /рек dx= QeS Pg Йд; - J р,

\о о /J

При интегрировании учтено, что под временем жизни Тр = const (в неоднородной базе оно в разных сечениях различно) понимают среднее по толщине базы (эффективное) значение, находимое опытным путем.

В уравнении (*) jgSdx - ток рекомбинации, соответствующий элементарному объему Sdx; поэтому первый интеграл выражает ток /рек- Согласно формуле (46) выражение в квадратных скобках уравнения (*) представляет разность неравновесного и равновесного зарядов дырок в базе. Таким образом, получаем

"--Гр-=V

где принято, что ввиду р С Pg также и Q < Q. Полагая /б=/рек. запишем

Qp/gTp. (8.50)

Это важное соотношение справедливо в любом стационарном режиме - активном и режиме насыщения. Но время жизни несколько меняется с изменением тока базы [98, 106 . Основное значение имеет различие величины Тр в активном режиме и режиме насыщения. При этом у сплавных транзисторов эффективное время жизни в насыщенной базе обычно уменьшается (иногда примерно в два раза), а у дрейфовых транзисторов, наоборот, оно возрастает (иногда в несколько раз). При технических расчетах удобно оперировать с двумя средними значениями времени жизни:

{То-в активном оежиме, Р (8.51)

Тн-в режиме насыщения.

Время жизни Тн называют временем накопления носителей в базе.

Сопоставляя равенства (47) и (50) и учитывая, что в активном режиме /к S В/б, получим

Тр S Вт. (8.52)

В дальнейшем нам понадобится значение заряда базы Qp ~ = Qa при котором транзистор в х о д и т в насыщение (/g == If,).. Полагая в этом случае в формуле (50) Тр <= Тр, запишем

= /б« Тр. (8.53)



в. КАЧЕСТВЕННАЯ КАРТИНА ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ТК

14. Инерционность ТК (в схеме с общим эмиттером) обусловлена в основном действием барьерных емкостей переходов и процессами накопления и рассасывания неосновных носителей в базе транзистора (в дрейфовом транзисторе - также и в области коллектора, прилегающей к базе).

15. Переходный процесс при отпирании транзистора. Не учитывая пока влияния барьерных емкостей, рассмот-



Рис. 20.

Рис. 21.

рим характер переходного процесса, возникающего при перепаде в момент / = О тока базы (рис. 20, а, б) от значения /б = -/ко ДО значения lt> hn- Такой режим работы создается при Ку Rta и перепаде управляющей э. д. с. от значения EJ>Q RoE -itRt- Для конкретности будем иметь в виду бездрейфовый транзистор.

При < О характер распределения концентрации дырок в базе отображен на рис. 21, а (в сильно растянутом масштабе) самой нижней кривой. Здесь в сечении л; = О dpldx О (так как 4 = 0) и ре = Рбо (так как «э-б = 0); в сечении x=w dpe/dxO (так как i„ =/„о) и рб = 0 (так как

Мк-б -£к и £„ > фг).

При />0 в базу поступают электроны; они частично ре-комбинируют, а частично увеличивают отрицательный за-



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


0.0133