Материал: Tverdotila_elektronika
концентрації біля емітера будуть меншими, ніж у будьякому іншому місці бази. У базі виникає градієнт концентрації неосновних носіїв, який викликає їх рух у бік емітера і зменшення колекторного струму (рис. 3.53). Отже, на високих частотах коефіцієнти передачі струму h21Á та
h21E набирають комплексного характеру і зменшуються за модулем при збільшенні частоти.
Рисунок 3.53 – Струм I E та I K БТ на високих частотах
Для ССБ коефіцієнт передачі струму емітера
h21Á ( j ) |
IK |
|
|
h21Á ( ) |
|
|
j h |
|
|
( ) |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
e |
21Á |
|
|
, |
(3.81) |
|||||||||||
IE |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
де h21Á ( j ) - комплексний |
коефіцієнт передачі струму |
||||||||||||||||||
емітера; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I E , I K - комплексні |
|
амплітуди |
струму |
емітера і |
|||||||||||||||
колектора. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для транзисторів |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h21Á ( j ) |
|
|
h21Á |
|
|
|
|
|
|
h21Á |
|
|
. |
(3.82) |
|||||
1 j |
|
|
|
|
|
j |
|
f |
|
|
|||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
f |
h |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
21Á |
|
|
|
|
|
|
|
21Á |
|
|
|
|
Модуль колекторного коефіцієнта передачі БТ у ССБ
144
h21Á ( ) |
|
|
|
h21Á |
|
|
, |
(3.83) |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
||||
|
1 ( f / fh |
)2 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
21Á |
|
|
|
|
|
де h21Á - значення коефіцієнта передачі струму на низьких частотах.
Аргумент коефіцієнта h21Á ( j )
|
|
|
|
|
|
|
|
h |
arctg( f / fh |
|
) . |
(3.84) |
|
|
|
|
|
|
|
|
21Á |
21Á |
|
|
|
З формули |
(3.83) |
випливає, що |
на частоті f fh |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
21Á |
h |
( ) |
|
|
h21Á |
|
. |
Частота, на якій |
модуль |
коефіцієнта |
|||
|
||||||||||||
|
|
|
||||||||||
21Á |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
передачі струму зменшується в 
2 раза, називається граничною частотою БТ. З формули (3.84) бачимо, що на граничній частоті зсув фаз між вхідним і вихідним струмом
дорівнює 45 . Частотні характеристики БТ у ССБ показано на рисунку 3.54.
Величину h21Á 1/(2 fh21Á ) називають сталою часу БТ
у ССБ, і вона приблизно дорівнює середній тривалості дифузії неосновних носіїв через базу:
|
h21Á P (1 h21Á ) , |
|
|
(3.85) |
|||
де P - середня тривалість життя дірок у базі. |
|
||||||
Для ССЕ коефіцієнт передачі струму бази |
|
||||||
|
|
I |
h |
|
|
|
|
h |
( j ) |
K |
|
21E |
|
. |
(3.86) |
|
|
|
|||||
21E |
|
I |
1 j( f / f |
) |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Á |
|
|
h21E |
|
|
Модуль правої частини формули (3.86)
145
h21E ( ) |
|
|
|
h21E |
|
|
. |
(3.87) |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
||||
|
1 ( f / fh |
)2 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
21E |
|
|
|
|
Рисунок 3.54 – Частотні характеристики БТ у ССБ
Аргумент
h21E arctg( f / fh21E ) . |
(3.88) |
Частота fh21E - це гранична частота БТ у ССЕ, при якій модуль комплексного коефіцієнта передачі струму бази
зменшується в 
2 раз.
При цьому граничні частоти транзистора зі спільною базою і спільним емітером мають такий зв’язок:
fh21E fh21Á (1 h21Á ) |
(3.89) |
або |
|
fh21E fh21Á / h21E . |
(3.90) |
Зостанніх формул випливає, що частотні властивості БТ
усхемі зі спільним емітером значно гірші, ніж у схемі зі спільною базою. Для порівняння на рисунку 3.55 зображено частотні характеристики обох схем увімкнення.
146
Причиною різкого зменшення в ССЕ при збільшенні частоти порівняно з ССБ є не тільки зменшення коефіцієнта h21Á , а й насамперед збільшення зсуву фаз між
струмом I E |
та I K . На низьких частотах струм |
I E |
та I K |
||||
приблизно |
збігається |
за |
фазою (рис. 3.56 а), |
і |
струм |
||
I |
I |
I |
малий. На високих частотах збільшується зсув |
||||
Á |
E |
K |
|
|
|
|
|
фаз між струмом I E |
та |
I K , зростає струм бази |
I Á |
(рис. |
|||
3.56б), і тому зменшується коефіцієнт передачі h21E .
Зрисунка 3.55 бачимо, що для схеми зі спільним емітером існує так звана частота зрізу fT , на якій модуль
h21E дорівнює одиниці:
fT fh21E h21E fh21Á h21Á . |
(3.91) |
Рисунок 3.55 – Частотні характеристики БТ у ССБ та ССЕ
БТ має цікаву властивість: при частотах f |
(3 4) fh |
|||
|
|
|
|
21E |
добуток модуля h21E і частоти, при якій |
вимірюється |
|||
модуль h21E , є величина стала і дорівнює частоті зрізу |
||||
|
h21E ( ) |
|
f fT . |
(3.92) |
|
|
|||
147
|
IE |
IE |
|
|
|
|
|
IБ |
|
|
|
|
||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
IK |
|
IБ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
IK |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) б)
Рисунок 3.56 – Векторні діаграми, що пояснюють зменшення модуля коефіцієнта передачі струму бази
Вплив ємностей переходів і розподіленого опору бази на частотні властивості транзистора
Фізична еквівалентна схема БТ у ССБ на високих частотах показана на рисунку 3.57. На ній враховано вплив бар’єрної ємності КП CK на роботу транзистора. Дифузійна
ємність увімкненого в прямому напрямі ЕП не враховується, тому що малий опір rE звичайно в десятки
тисяч разів менший за опір КП rK , і тому опір rE шунтує ємність ЕП до дуже високих частот.
Змінна складова струму, створеного джерелом IE , розгалужується на три гілки: через опір КП rK , через
|
та RK . Оскільки |
|
бар’єрну ємність КП CK і через опори rÁ |
||
rK великий, то струм через нього незначний. |
На низьких |
|
частотах реактивний опір ємності CK |
також |
великий, і |
струм через ємність майже не протікає. Але при збільшенні частоти опір ємності CK зменшується, і все більша частка
струму від джерела IE проходить через ємність. Для зменшення шунтувальної ємності треба зменшувати опір
робочого кола r + R , щоб виконувалась умова
Á K
148