Величина одиночного импульса тока /им коллектора опреде
ляется по кривым зависимости h2\(/K) или |
h2i(/0) для определен |
|
ною заданного //21Э мн„. |
|
|
На основании ф-л (6), (9), (10) и (14) |
определяется длитель |
|
ность одиночного прямоугольного импульса /вм: |
||
/ __т |
л к т |
(17) |
иМ ~ |
шТ м ' |
|
Для всех длительностей /и, меньших /им, ток в импульсе будет равен /нм.
Для длительностей, больших /им, но |
меньших или равных |
||
5тпк, / нм должен считаться |
в соответствии |
с формулой |
|
^кМ |
m |
t> |
(18) |
/?пк имп дается ф-лой (11). |
|
'П К имп |
|
|
|
|
|
Для длительностей /и, больших 5тПк, |
|
||
|
Л<М = |
т- |
(19) |
|
|
||
На рис. 2 приведены нормализованные кривые для расчета им пульсного тока / км в зависимости от длительности /и и скважно сти D импульсов.
Импульсный ток в режиме насыщения Лшм при длительностях,
меньших tu м, равен /к м» при |
длительностях, больших tu м |
|
Анм |
~ 1 ззЛсм. |
(20) |
|
Импульсные токи базы и эмиттера, если в справочнике нет специальных указаний, не ограничивают режима транзистора по коллектору.
Начальные (минимальные) токи
Токи переходов
Оба тока (коллекторный / кбо и эмиттерный / Эбо) протекают через обратно смещенные переходы при отключенном третьем вы воде транзистора и зависят только от температуры, поэтому они часто называются температурными и неуправляющими токами:
(21)
(К/ для германия — 6-^9% на градус Цельсия и для кремния — 8-5-12%).
Закон (21) может быть нарушен из-за наличия тока поверх
ностной |
утечки, особенно при низких температурах, где |
объемный |
ток / кбо |
(либо /обо) мал, и при больших напряжениях, |
когда по |
верхностный ток достаточно велик.
В справочник включены как важнейшие параметры, характери зующие качество транзистора и необходимые для расчета схем, максимальные гарантируемые значения обоих токов, полученные на основании анализа их статистического распределения.
Токи коллектора
Ток / кбо коллекторного перехода протекает через коллектор при подключении источникапитания (обратного смещения) к вы водам коллектор — база. Ниже будут даны формулы для опреде ления начальных токов коллектора при подключении источника пи тания к выводам коллектор — эмиттер. Эти токи зависят от вну тренней положительной обратной связи, величина которой опреде ляется условиями на входе транзистора и внешними отрицатель ными обратными связями.
В общем случае ток 1кдх определяется через известный коэф фициент S нестабильности схемы:
Для наиболее широко распространенной схемы рис. 3 без учета
внутренних сопротивлений транзистора |
|
|
|
^21б |
|
1 + |
Л21б + |
С |
с = А + |
|
(23) |
Jk |
||
/?« |
К |
К |
При обрыве в цепи базы |
|
|
S = |
) |
(24) |
1 + Л21б
С учетом внутренних сопротивлений и инверсного коэффициента передачи h2i6i:
— при некотором небольшом запирающем |
|
|
|
|
|
||||
напряжении между |
эмиттером и базой |
|
Р и с. 3. Наиболее рас |
||||||
|
|
|
|
|
пространенная |
|
схема |
||
S = — |
|
|
(27) |
(с |
общим |
эмиттером) |
|||
|
|
питания транзистора от |
|||||||
|
1 "t" Л21бЛ21б/ |
|
|
одного источника |
(£ ) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Тогда начальные токи вычисляются: |
|
/ ЬЭя |
по ф-лам |
(22) |
|||||
— при сопротивлениях в базе и в эмиттере |
|||||||||
И (23); |
в |
цепи базы |
(так |
называемый |
«сквозной |
ток» |
|||
— при обрыве |
|||||||||
Iкэо) по ф-лам (22) |
и |
(24); |
|
|
|
|
|
|
|
— при коротком замыкании между базой и эмиттером так |
|||||||||
называемый «ток короткого замыкания» |
1КЭХ по |
ф-лам (22) |
и |
(25); |
|||||
— при сопротивлении между |
базой |
и эмиттером |
/ кэл |
по |
ф-лам |
||||
(22)и (26) и
—прц запирающем напряжении на эмиттерном переходе, так
называемый |
«ток |
запертого транзистора» / КЭз |
и |
/ Кээь |
по ф-лам |
||
(22) и (27). |
Для |
вычисления |
Лозг |
в ф-ле (22) |
/ кбо |
заменяется |
|
/ Эбо, а в ф-ле |
(27) |
в числителе |
h2\ai |
заменяется |
И2\^щ |
|
|
|
П лаваю щ ий |
потенц иал |
|
|
|
Напряжение |
U0oa — плавающий |
потенциал, измеряется на |
вы |
||
водах эмиттер — база транзистора |
при подключении |
источника |
об |
||
ратного смещения UKо коллекторного перехода между выводами |
|||||
коллектор — база. |
U0сп — результат |
одновременного |
действия |
со |
|
противлений г'б, |
утечки ГуТ и процессов внутри транзистора и |
ха |
|||
рактеризует его качество. |
|
тем больше U0c>n. Поскольку |
|||
Чем больше |
и меньше гут, |
||||
это напряжение «приложено» в запорном направлении, в ряде схем транзисторы с большим (Л>бп требуют большего напряжения С/0б для своего отпирания:
Uо0п связано с Uнот остаточным напряжением, величина ко торого дается далее, ф-лой (67)
при
/Цсэн/ \
^эби = фт 1п \1 — е |
Ч'т /. |
(29) |
У транзисторов с большим С/эбп при всех прочих равных усло виях меньшее остаточное напряжение UHonr в инверсном включении.
Максимально допустимые напряжения
Н ап р яж ен и я н а п ереход ах
Напряжения пробоя как эмиттерного, так и коллекторного пе реходов зависят от механизма пробоя. Для транзистора харак терны три механизма: лавинный, тепловой и туннельный.
В случае лавинного механизма пробивное напряжение коллек торного или эмиттерного переходов:
< W O = ^PK 1 |
(30) |
|
^(пр) эбо == |
j |
|
А и В — постоянные, в зависимости |
от исходного материала |
рав |
ные 23ч-86 и 0,61-ьО,75 соответственно. Напряжение лавинного пробои практически не зависит от температуры, длительности, ам плитуды, скважности и формы импульсов. Оно одинаково и для стационарного и для импульсного режимов, а также при работе транзистора как в области отсечки, так и в активной области.
Этот механизм характерен для транзисторов, области эмиттера и коллектора которых изготовлены из материала невысокого удель* цого сопротивления (для германия р=0,5-^-7 ом-см).
В случае теплового механизма пробивное напряжение коллек торного перехода
^(ПР) кбо= |
т-i |
. |
(31) |
|
K6o*Ve |
|
|
гТ° |
|
перехода при |
температуре |
где / кбо— начальный ток коллекторного |
|||
окружающей среды, Гс,
е — основание натуральных логарифмов.
Этот механизм характерен для транзисторов, изготовленных из высокоомного материала (для германия р> 7 ом-см). Поскольку /ибо для германиевых и мощных транзисторов значительно больше, чем для кремниевых и маломощных, напряжение теплового пробоя (31) в первом случае может оказаться ниже напряжения лавинного пробоя (30). Поэтому тепловой пробой следует считать характер ным в основном для германиевых мощных транзисторов.
Напряжение теплового пробоя зависит от температуры, а сле довательно, от тока длительности й формы импульсов. При неко торых длительностях и скважностях тепловой механизм практически прекращает свое влияние на величину напряжения пробоя. Уже в начале активной области при токах, превышающих / Кбо лишь в 2—3 раза, напряжение теплового пробоя резко возрастает, и един ственной причиной, ограничивающей напряжение коллектора, остает ся лавинный пробой.
В случае туннельного механизма пробивное напряжение эмит-
териого |
перехода |
|
|
|
tf(np) эбо -- С9п -f- Z^Ppt |
(32) |
|
где С и |
D — постоянные, в |
зависимости от |
материала равные |
|
48^-99 и 8-S-39 соответственно. |
считать практически |
|
Напряжение туннельного |
пробоя можно |
||
не зависимым от температуры длительности и формы импульсов. Этот механизм характерен для транзисторов, приэмиттерные области (р и п) которых имеют низкие удельные сопротивления
(р<0,5 ом -см.).
В |
справочник включены |
максимально |
|
допустимые |
напряжения |
||
Uибо |
и и обо с учетом всех |
трех |
механизмов пробоя, |
связанные с |
|||
пробивными следующими соотношениями: |
|
|
|
||||
|
I/ |
— * 1 1 |
1 |
/Qo\ |
|||
|
и кбо |
|
% к^(пр)кбо |
|
! |
||
|
U |
|
— £ |
U |
J |
I * |
' |
|
и эбо |
|
|
(пр) эбо |
|
|
|
— коэффициент запаса по напряжению, меньший единицы; уста навливается изготовителем транзисторов на основании структурных и технологических особенностей транзистора и законов статистиче ского распределения параметра.