Частотные характеристики биполярного транзистора.
3.6.1. Зависимость коэффициента передачи тока от частоты в схеме с общей базой [α(ω)].
При анализе временных процессов в биполярном транзисторе необходимо решать уравнение нестационарное уравнение непрерывности, описывающее изменение концентрации носителей заряда со временем. В сделанных нами допущениях это уравнение сведется к диффузионному:
(4_104)
При этом граничные условия так же будут зависеть от времени для u(t)<<U(t):
(4_105)
Будем считать, помимо постоянного смещения к переходу приложено малое синусоидальное напряжение u = U0eiωt и соответственно будем искать решение (4_104) в виде Δp = Δp0 eiωt. Подставив ∂Δp/∂t и Δp в уравнение (4_104) получим:
(4_106)
Обозначим 1/(1+ωτp) как Λ2p, диффузионную длину зависящую от частоты, тогда уравнение (4_106) примет такой же вид как решенное нами ранее для транзистора стационарное уравнение:
(4_107)
Формальное соответствие (4_107) и решенного нами ранее для биполярного транзистора стационарного уравнения позволяет нам воспользоваться результатами решения для нахождения частотной зависимости параметров, заменив в решении L2p на L2p/(1+iωτp)1/2. Для частотной зависимости коэффициента переноса заряда через базу, который отражает инерционность дрейфа получим:
(4_108)
Пренебрегая частотной зависимостью γ и считая, что (1-α0) ~ (1- κ0) получим уравнение для частотной зависимости коэффициента передачи тока в схеме с общей базой:
|
|
|
, (4_109)
где τα = (1-κ0) τp ~(1-α0) τp. Введем характеристическую частоту ωα = 1/ τα. Тогда:
(4_110)
Через θ обозначен угол, характеризующий запаздывание выходного сигнала относительно входного. Как видно из (4_110) ωα соответствует частоте, на которой амплитуда выходного тока по отношению к входному снижается в √2 раз, эту частоту часто называют предельной частотой усиления транзистора по току.
Оценим как τα и соответственно ωα зависят от параметров базы транзистора:
(4_111)
Соответственно:
(4_112)
Таким образом из полученные формулы еще раз подтверждают решающее влияние толщины базы на частотные характеристики транзистора. Так, например создание технологии уменьшающей толщину базы в два раза, должно привести к увеличению предельной частоты в четыре раза.
3.6.2. Зависимость коэффициента передачи тока от частоты в схеме с общим эмиттером [β(ω)].
Рассчитаем как зависит от частоты коэффициент передачи по току в транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером. При этом используем рассчитанную зависимость α(ω) (4_109): 
|
|
|
(4_113)
Воспользуемся соотношениями β0=α0/(1- α0), τα ~ (1-α0) τp, ωβ=1/τp для преобразования (4_113) :
(4_114)
Соотношения (4_114) по структуре аналогичны соотношениям для схемы ОБ (4_110), однако для схемы ОЭ характеристическое время τp будет в (β+1) раз больше, а характеристическая частота ωβ в (β+1) раз ниже, т.е. в схеме ОЭ спад коэффициента передачи по току с частотой будет происходить быстрее.
Пример частотных зависимостей коэффициентов передачи тока в ОБ и ОЭ приведен на рис. 66. Следует обратить внимание на то, что несмотря на то, что коэффициент передачи тока в ОЭ спадает быстрее, чем в ОБ, тем не менее во всем частотном диапазоне он имеет более высокие значения.
 |
Рис. 66 Частотная зависимость модуля коэффициентов передачи по току в схеме ОБ - α и ОЭ - β.
[ДОМ1]Проверить корректность графиков Здесь наверное несколько ошибок Особенно точки!!!!
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 325; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!