= 2 л /т — обратная |
величина среднего |
времени пролета носителей |
через базу) наиболее ясен. Поэтому |
в справочник в большинстве |
|
случаев вносится |
одна частота fT. |
|
Постоянная времени коллекторной цепи и емкости переходов
Постоянная времени гб^к коллекторной цепи характеризует
качество транзистора как высокочастотного элемента. Эта величина входит в выражения для всех ^-параметров, которые при необходи мости с ее помощью могут быть рассчитаны.
Величина гб определяется путем измерения на достаточно вы сокой частоте входного сопротивления Лцэ, тогда
|
'б = Ке(Л11э). |
(58) |
Величина |
зарядной емкости Ск дается формулами (41). |
|
Зарядная |
емкость Сл определяется по тем же |
формулам (41). |
Диффузионная |
емкость Сэд определяется формулой |
(48). Частотные |
свойства в режиме усиления для высокочастотных транзисторов в значительной мере определяются величиной емкостей Ск й Сад, импульсные — Ск и Сэ.
В справочнике приводятся г6Ск, Сэ и часто С,{ при определен
ном режиме, по которым можно определить эти же величины при помощи формул при другом режиме.
Параметры режима усиления больших сигналов (активная область)
Важнейшим из параметров большого сигнала является Л2ia — коэффициент усиления в схеме с общим эмиттером. Этот параметр определяет свойства транзистора как усилителя и переключателя, максимальные токи и напряжения, минимальные (начальные) токи, времена включения и выключения и т. д.:
_ |
'б |
|
/,2 ,Э = /б + Лсбо = |
/б + /кбо / h n b d h ' |
(59) |
|
о |
|
Связь между h2\э и Л21э позволяет ориентировочно судить о
зависимости от напряжения, температуры и даже о величине от сутствующего параметра, если дается только один из них.
^219— тангенс |
угла |
наклона |
переходной |
характеристики* |
|
^к (AOtfкэ• |
для |
расчетов схем |
с генератором |
напряжения на |
|
Полезным |
|||||
входе следует |
считать |
крутизну |
#219 переходной |
вольтамперной |
|
характеристики /,((£/бэ)и Ка-
у6э
|
|
|
|
о |
|
(60> |
Величина |
//21Э» |
так же как и у2j3, почти |
не зависит |
от схемы |
||
включения транзистора (табл. 1.4). |
|
напряжение |
UбЭ при |
|||
В справочнике |
иногда |
вместо у 2\Э дается |
||||
заданном токе коллектора |
/ к. |
|
|
|
||
Для характеристики мощных высокочастотных генераторных |
||||||
транзисторов |
используется |
параметр |
Рйых— мощность, выделяемая |
|||
в нагрузке на |
высокой частоте при |
заданной |
температуре |
7 К, мощ |
||
ности на входе Р вх и напряжении питания. При этом оговаривается схема (обычно это усилитель класса С с настроенной нагрузкой) и значение кпд или коэффициент усиления по мощности /ср. Ука
зывается или минимальное |
значение Р ВЫх на |
заданной |
частоте, |
|
или |
максимальная частота |
при заданной |
мощности |
(обычно |
l-f-З |
вт). |
|
|
|
Параметры режима переключения (области: активная и насыщения)
Времена
При работе транзистора в режиме ненасыщенного переключа
теля применяются |
в |
качестве импульсных параметров времена: |
/ф — время фронта |
и |
/с — время спада импульса выходного, тока; |
при использовании режима насыщения к этим параметрам добав ляется время tp рассасывания неосновных носителей, накопленных в базе. На рис. 13 показаны формы импульсов токов в базе и в коллекторе и способы отсчета времен.
Время фронта
|
|
— Тф 1п |
* 1! |
|
|
|
|
|
Ун — 0,9 |
|
|
||
Время |
спада |
|
|
|
||
|
Кр |
0,9 |
|
|
||
|
|
tc = тс In |
|
(61) |
||
|
|
Ур + |
0,1 |
|
||
Время |
рассасывания |
|
|
|||
|
|
|
|
|||
|
|
tp — Tp In |
Ун + |
Ур |
|
|
|
|
|
1 -\-Кр |
|
|
|
где л-,, — коэффициент |
насыщения |
транзистора |
(ун = /б1 ^213/ ^ 11); |
|||
Кр — коэффициент |
рассасывания неосновных |
носителей, |
кр = |
|||
в | Л>2 |Л21э// ки,
В постоянные времени Тф и тс |
входят |
коэффициент усиления |
||||
/«21Э» зарядные емкости Сэ и Ск и |
частота |
/ т. Для бездрейфовых |
||||
транзисторов (например, сплавных) |
Сэ и Ск не ограничивают вре |
|||||
мён /ф и tc, для высокочастотных |
(например, |
сплавно-диффузион |
||||
ных) эти величины играют роль. |
Сэ и |
Ск и с |
большими f T и h2i3 |
|||
У транзисторов |
с меньшими |
|||||
меньшие значения времен /ф и tc. |
|
указанных величин, входят |
||||
В постоянную |
времени тр, |
кроме |
||||
еще инверсные параметры fTi и Лгюi и параметры, связанные с
геометрией |
и |
структурой |
транзи |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
стора. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
110 |
|
|
|
|
|
|
|
Величины Тф, тс и тр в об |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
щем случае зависят и от режима |
|
_______________i |
|
|||||||||||||
транзистора, |
расчет |
их |
достаточ |
|
|
|
|
|
‘Г |
Г |
||||||
но сложен. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Для |
транзисторов с fT< 30 Мгц |
|
|
|
1бз |
|
|
|||||||||
Тф, тс и тр можно считать посто |
|
|
|
|
|
[ У |
|
|||||||||
янными и равными: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
тф = |
6,25/;, |
|
|
(62) |
|
|
|
|
|
I |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
тс = |
6,25/', |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
т-п = |
|
0,125/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
0,511 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
/ф, |
t'c и t'p— времена, |
изме |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ренные |
в |
определенном |
|
режиме |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
при кп=5. |
эти |
времена |
известны, |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Если |
|
Р н с. |
13. |
Форма |
импульсов |
токов |
|||||||||
то по формулам |
(61) |
можно опре |
в базе (на входе) |
и |
в |
коллекторе (на |
||||||||||
делить /ф, |
tc |
и |
в |
режимах, |
от |
выходе транзистора). |
Параметры вы |
|||||||||
|
|
ходного импульса |
|
|||||||||||||
личных от указанных в справочном |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
листе. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для |
высокочастотных |
транзисторов |
величины |
Тф, тс и тр ори |
|||||||||||
ентировочно могут быть определены по |
t'c |
и |
и |
соответственно |
||||||||||||
для |
режимов, |
не указанных |
в |
справочнике, по |
формулам |
(61). |
||||||||||
Следует иметь в виду, что этот способ может дать ошибку и. тем большую, чем более высокочастотен транзистор.
Используются также времена |
включения / вкл и выключения |
/в ыкл |
|
^вкл — /ф |
^з ~ |
^выкл = ^р “Ь |
|
Напряжения насьпцения
В области насыщения оба перехода транзистора смещены в прямом направлении и инжектируют неосновные носители в базу. При прямом включении транзистора напряжение UG0H на эмиттер-
ном переходе больше |
напряжения UKбп на коллекторном |
переходе, |
в инверсном включении наоборот. |
и и кящ |
|
Для расчета схем |
важна величина напряжения UKon |
|
между коллектором и эмиттером соответственно в прямом и ин версном включении, равная разности между указанными выше на пряжениями на переходах.
.Режим насыщения характеризуется коэффициентом ка насыще ния, определяющим глубину насыщения. При /сн = 1 режим транзи стора соответствует границе областей активной и насыщения, при
Яп=* оо транзистор находится в |
самом |
глубоком насыщении: |
||
Кц= j* |
при |
/ к = |
const, |
(64) |
кн — ^21эАэ |
При |
/ б = |
const, |
|
Л<н |
|
|
|
|
где /б, /бп, /к, /кн — токи базы |
и коллектора в режимах |
усиления |
||
и насыщения соответственно; «звездочка» обозначает величину в режиме на границе между областями насыщения и активной.
При заданном значении ка:
и кэа « |
8,7 • 10~2Т° In Ь т — J I L .-, |
|
|||
|
|
|
1 — — |
|
|
|
|
|
Kll |
|
|
^КЭН/ * |
8.7.10-2Г° In |
. |
|
(65) |
|
HI — коэффициент |
насыщения |
|
*н7 |
инверсном |
вклю |
транзистора в |
|||||
чении; |
|
|
|
|
|
Т° — температура, |°К|. |
|
|
|
|
|
Важным параметром, особенно |
для |
инверсного |
включения |
(при |
|
использовании транзистора в качестве малотокового переключателя или модулятора), являются значения напряжений больших глубин насыщения, т. е. при очень малых, близких к нулю значениях токов коллектора.
При Кц— кщ = |
оо из ф-л |
(65) |
получим |
минимальные (остаточ |
ные) напряжения |
транзистора |
в |
прямом и |
инверсном включениях: |
1
^кэн 8,7.10“ 2r°ln
Л21б/
*/квИ/« в >7 .1 0 - 27°1п 1 ^ 21б
Формулы (65) и (67) совместно с данными справочного листа позволяют оценить изменения 1!кэа и UKэн/ в зависимости от тем пературы и режима.
Иногда в справочнике приводится напряжение UЭбн, соответ ствующее данной величине UK9a, которое также полезно знать при расчете схем переключения.
Сопротивления в режиме насыщения
Остаточное напряжение может быть определено по току /,{П и сумме объемных сопротивлений /*к и гэ областей коллектора и
эмиттера и сопротивления насыщения г'п. Для сплавных транзис торов г'к и /*з пренебрежимо малы, тогда г'и = гп. Сопротивление
г'н может быть определено по формуле (65) делением правой ее части на /,<н с предварительной заменой /с„ и Кщ их выражениями через соответствующие токи. В общем случае с учетом гэ и гк, г{1
определяется по приведенному в справочнике значению £У,(Э» деле нием его на соответствующий ток 1К„. В ряде случаев в справоч ном листе дается непосредственно измеренная величина гп.
Сопротивления г„ и гв1 связаны между собой:
|
_Л21б_ |
(68) |
|
и/ |
н /*216/ |
||
|
Вольтамперные характеристики
Общие сведения
Вольтамперные характеристики транзистора содержат в себе максимальную информацию в его свойствах во всех областях и режимах работы на больших и малых сигналах и информацию о связях параметров между собой. По вольтамперным характеристи кам можно определить много параметров, не приводимых в спра вочнике, а ряд задач, например выбор режима транзистора, оценка его работы в широком диапазоне импульсных и постоянных токов, мощностей и напряжений, вообще не могут быть разрешены без этих характеристик.
В справочнике приводятся входные и выходные характеристики для схем с общей базой и общим эмиттером. На основании этих характеристик могут быть построены переходные характеристики и примерные зависимости от режима и температуры параметров че тырехполюсника малого и большого сигналов в области усиления (активная область) и параметров области насыщения — напряжений и сопротивлений.