Predavanje 8. Frekvencijska svojstva bipolarnih tranzistora. BT rad u ključnom modu. Prolazni procesi.
Karakteristike rada bipolarni tranzistor na visokim frekvencijama
Granična frekvencija pri uključivanju sa zajedničkom bazom
Granična frekvencija kada je uključen sa zajedničkim emiterom
Granična frekvencija
Statičke karakteristike BT u ključnom modu
Proces uključivanja struja kolektora. Vrijeme kašnjenja i vrijeme porasta
Proces isključivanja struje kolektora. Vrijeme resorpcije i vrijeme raspadanja
Pulsni BT sa Schottky diodom
Značajke rada bipolarnog tranzistora na visokim frekvencijama . Fizički procesi u BT se ne dešavaju trenutno. Kada frekvencija signala postane srazmjerna vremenu nastanka glavnih fizičkih procesa (vrijeme leta nosača kroz bazu, vremena punjenja kapacitivnosti p-n spojeva), pojačavajuća svojstva BT se pogoršavaju. Za analizu rada tranzistora sa visokofrekventnim signalima koriste se dinamički modeli koji se razlikuju od statičkih uzimanjem u obzir utjecaja spojnih kapaciteta. U ovom slučaju, barijerski kapaciteti spojeva opisuju procese slične ponovnom punjenju konvencionalnih kondenzatora, a difuzijski kapaciteti, uzrokovani akumulacijom i resorpcijom neravnotežnih nosača, istovremeno uzimaju u obzir konačnu brzinu njihovog kretanja.
Granična frekvencija pri uključivanju sa zajedničkom bazom . Konačno vrijeme kretanja manjinskih neravnotežnih nosioca naboja kroz bazu dovodi do faznog zaostajanja struje kolektora od struje baze, stoga koeficijent emiterske struje postaje složeno:
gdje su i kompleksne amplitude struje kolektora i struje emitera, respektivno.
Ako označimo 0 niskofrekventno pojačanje unapred, tada se aproksimacija ovisnosti o frekvenciji pomoću veze prvog reda može predstaviti kao:
Gdje j– imaginarna jedinica,
f– frekvencija signala,
f – ograničavanje BT frekvencije u kolu sa zajedničkom bazom.
Iz formule 8-2 nalazimo modul I argument sveobuhvatan koeficijent transferi
Zavisnost modula i argumenta koeficijenta direktnog prijenosa struje emitera o frekvenciji prikazana je na sl. 8-1.
Grafikoni (Sl. 8-1) pokazuju smanjenje modula koeficijenta prenosa unapred i povećanje faznog zaostajanja struje kolektora od struje emitera sa povećanjem frekvencije signala. Na graničnoj frekvenciji modul koeficijenta prijenosa prema naprijed opada za faktor, a fazno kašnjenje je 45.
Granična frekvencija f omogućava nam da procenimo svojstva pojačanja BT u kolu sa OB.
Granična frekvencija kada je uključen sa zajedničkim emiterom . U kolu zajedničkog emitera, svojstva pojačanja BT-a su određena kompleksni koeficijent direktnog prijenosa bazne struje:
gdje su i kompleksne amplitude struje kolektora i struje baze, respektivno.
Da bismo otišli u kolo sa zajedničkim emiterom, izražavamo ga kroz:
Zamjenom (8-2) u formulu (8-6) dobijamo
. (8-7)
Transformirajmo formulu (8-7) uvođenjem koeficijent prijenosa naprijed bazne struje na niskoj frekvenciji I granična frekvencija u kolu sa OEf β = f (1 – 0 ) :
Formula (8-8) ima isti oblik kao (8-2), ali frekvenciju f β desetine do stotine puta niže f . Doista, , i formula za f β ima oblik:
Ali većina ima BT β 0 iznosi desetine - stotine.
Grafikoni zavisnosti modula i argumenta kompleksnog koeficijenta prenosa bazne struje od frekvencije imaju isti oblik kao na sl. 8-1 sa zamjenom f on f β . Imajte na umu da se opadanje modula događa na mnogo nižoj frekvenciji od opadanja modula.
Granična frekvencija . Za karakterizaciju frekvencijskih svojstava BT, često se koristi granična frekvencija. Granična frekvencija f GR– ovo je frekvencija signala na kojoj je modul koeficijenta prijenosa struje baze jednak jedinici. Jednačina za graničnu frekvenciju dobija se iz njene definicije:
Gdje .
Zanemarivanje jedinice u poređenju sa formulama i korištenjem njih f β = f (1 – 0 ) , dobijamo f GR = 0 f . S obzirom na to 0 1 , možemo pretpostaviti da je granična frekvencija skoro jednaka graničnoj frekvenciji u kolu sa OB:
f GR f . (8-10)
Često referentni podaci daju modul baznog koeficijenta prijenosa struje na visokoj frekvenciji f. Ispod visoko razumiju frekvenciju f, zadovoljavajući uslov f β << f < f GR. Pod ovim uslovom, granična frekvencija se može lako izračunati pomoću formule
f GR = f . (8-11)
Za opisivanje frekvencijskih svojstava BT-a koriste se i sljedeće:
maksimalna frekvencija generisanja f max, pri čemu dobijanje snage Kp = 1;
vremenska konstanta povratne petlje r B" C TO .
Statičke karakteristike BT u ključnom modu . BT se široko koriste u elektronskoj tehnologiji kao tranzistorski prekidači. Zadatak ključa je osigurati maksimalni napon na opterećenju u otvorenom stanju i minimalnu struju opterećenja u zatvorenom stanju.
Razmotrimo sklop tranzistorskog prekidača na bazi bipolarnog n-p-n tranzistora (slika 8-2). Osnovna struja I B nastaje primjenom pozitivnog napona U B na otpornik R B(). voltaža U BE silicijumski tranzistor u otvorenom stanju je približno 0,7 V. Struja baze uzrokuje pojavu struje kolektora I TO teče kroz otpor opterećenja R TO .
Kada je ključ otvoren, napon na samom tranzistoru je U CE treba biti što manji, što odgovara načinu zasićenja.
Ako je bazna struja nula, tada je tranzistor u režimu prekida, a neznatna struja curenja jednaka je I KB0 (B + 1). Ovo stanje tranzistorskog prekidača je zatvoreno.
Da bismo analizirali tranzistor u komutacionom režimu, konstruisaćemo pravu liniju opterećenja na familiji izlaznih I-V karakteristika BT u OE kolu (Sl. 8-3). Slika pokazuje da postoji određena minimalna bazna struja I BG, nazvana granična bazna struja, pri kojoj tranzistor prelazi u režim zasićenja. Pri nižim baznim strujama I B
<
I BG tranzistor je u aktivnom modu ( I B1 ,
I B2 ,
I B3 na sl. 8-3). Pri većim baznim strujama I B
>
I BG tranzistor ostaje u modu zasićenja. Struja bazne granice može se izračunati poznavanjem struje zasićenja kolektora I KN prema formuli koja važi za aktivni način rada. Napon između kolektora i emitera u režimu zasićenja U KEN obično iznosi desetine volta i slabo zavisi od struje baze.
Očigledno, da bi se tranzistor stavio u režim zasićenja, potrebno je primijeniti struju baze koja prelazi graničnu struju. Karakteristika koja pokazuje koliko puta struja baze premašuje graničnu struju dubina zasićenja:
Proces uključivanja struje kolektora. Vrijeme kašnjenja i vrijeme porasta . Primijenimo korak napona na ulaz tranzistorskog prekidača U B >> U BE. U ovom slučaju, struja baze će se odmah povećati sa 0 na (slika 8-4 (a)). Pratimo promjenu struje kolektora (slika 8-4 (b)). Struja kolektora se pojavljuje sa zakašnjenjem t h . Vrijeme kašnjenja t h zbog činjenice da je elektronima ubrizganim iz emitera u bazu potrebno neko vrijeme da putuju do kolektorskog spoja. Dalje tokom određenog vremenskog perioda t f dolazi do skoro eksponencijalnog povećanja struje kolektora sve dok ne dostigne struju zasićenja I KN . t f pozvao front time i obično se računa između nivoa struje kolektora od 0,1 I KN i 0.9 I KN. Vrijeme fronte je određeno procesom akumulacije manjinskih neravnotežnih nosača u bazi i ovisi o dubini zasićenja s. Vrijeme porasta je proporcionalno vijeku trajanja manjinskih neravnotežnih nosača u bazi B i opada sa povećanjem dubine zasićenja. Kapacitet kolektora se takođe povećava t f .
Proces isključivanja struje kolektora. Vrijeme resorpcije i vrijeme raspadanja . Razmotrimo sada procese koji se dešavaju kada je tranzistorski prekidač isključen. Kada je napon na ključnom ulazu U B skoči na nulu ili uzme negativnu vrijednost, bazna struja se ne zaustavlja odmah. Neravnotežni nosioci akumulirani u režimu zasićenja stvaraju baznu struju, koja sada ima suprotan smjer (slika 8-5 (a)). Tokom procesa resorpcije, tranzistor i dalje ostaje u režimu zasićenja za vrijeme resorpcije t R, dok struja kolektora ostaje praktično konstantna i jednaka struji zasićenja: I TO = I KN(Sl. 8-5 (b)). Tokom t R koncentracija manjinskih neravnotežnih naelektrisanja u bazi opada skoro jednoliko i dostiže nulu prvo blizu kolektorskog spoja. Stoga, nakon isteka vremena resorpcije, tranzistor prelazi u aktivni način rada. Nakon završetka procesa resorpcije, struja kolektora počinje opadati. U ovom slučaju u blizini emiterskog spoja i dalje ostaje određeni naboj neravnotežnih nosača, koji se smanjuje kako zbog procesa rekombinacije u bazi, tako i zbog njihovog curenja iz baze. Ovaj proces se završava vrijeme pada t zajedničko ulaganje(Sl. 8-5 (b)). Kao rezultat toga, emiterski spoj je također nagnut u suprotnom smjeru i struja kolektora prestaje. Vrijeme resorpcije je proporcionalno vijeku trajanja manjinskih nosača u bazi B i povećava se sa povećanjem dubine zasićenja s.
Pulsni BT sa Schottky diodom
. Brzo uključivanje i isključivanje tranzistorskog prekidača nameće suprotne zahtjeve za dubinu zasićenja. Sa povećanjem dubine zasićenja s Prednje vrijeme se smanjuje, ali se u isto vrijeme vrijeme resorpcije povećava kada se isključi. Činjenica je da kada kolektorska struja dostigne zasićenje, proces akumulacije neravnotežnih nosača u bazi ne prestaje, a ubrizgavanje se događa i iz emiterskog i sa kolektorskog spoja (oba spoja su prednagnuta). Zadatak je spriječiti dalje nakupljanje neravnotežnih nosača u bazi nakon što tranzistor uđe u režim zasićenja. Prilično efikasno rešenje za ovaj problem je upotreba BT sa Šotkijevom diodom (slika 8-6). Varijanta bipolarnog tranzistora sa Schottky diodom obično se naziva Schottky tranzistor. Moderna tehnologija za proizvodnju integriranih kola olakšava implementaciju takve kombinacije.
Budući da je napon kolektorskog spoja silicijumskog tranzistora u režimu zasićenja 0,7 V, a napon Šotkijeve diode (0,2...0,4) V, kolektorski spoj pristrasan tako niskim naponom naprijed praktički ne uzrokuje ubrizgavanje neravnotežnih nosača, čime se smanjuje vrijeme resorpcije t R .
Kako se frekvencija povećava, svojstva pojačanja tranzistora se pogoršavaju. Ovo se dešava uglavnom iz dva razloga. Prvi razlog je inercija procesa difuzije, koja uzrokuje kretanje rupa kroz bazu do kolektora.
Za usmjereni prijenos čestica potrebno je da njihova koncentracija opada u smjeru prijenosa. Struja rupe u blizini spojeva emitera i kolektora proporcionalna je gradijentu koncentracije rupa u ovim sekcijama, tj. je proporcionalan nagibu tangente povučene na krivulju raspodjele koncentracije u odgovarajućim tačkama.
Sa brzom promjenom struje ubrizgavanja, mijenja se koncentracija rupa na emiterskom spoju. Ali proces promjene koncentracije rupa ne može se odmah proširiti na cijelu bazu i doći do kolektorskog spoja.
Brze promjene koncentracije rupa na emiterskom spoju sa zakašnjenjem dopiru do kolektorskog spoja i smanjuju se u amplitudi. Na visokim frekvencijama, amplituda kolektorske struje opada i ona zaostaje u fazi sa strujom emitera (slika 4.18). Posljedično, kako se frekvencija oscilacija povećava, svojstva pojačanja tranzistora se pogoršavaju.
Smanjenje svojstava pojačanja tranzistora sa povećanjem frekvencije očituje se u zavisnosti koeficijenata prijenosa struje emitera i baze o frekvenciji (slika 4.19).
Frekvencija na kojoj modul koeficijenta prijenosa struje emitera opada za 3 dB (faktor) u odnosu na njegovu niskofrekventnu vrijednost naziva se granična frekvencija koeficijenta prijenosa struje emitera ili. U zavisnosti od frekvencije, postoje niskofrekventne (< 3 МГц), среднечастотные
(3MHz< < 30 МГц), высокочастотные (30 МГц < < 300 МГц) и сверхвысокочастотные ( >300 MHz) tranzistori.
Frekvencija na kojoj modul koeficijenta prijenosa struje baze opada za 3 dB (za faktor) u odnosu na njegovu niskofrekventnu vrijednost naziva se granična frekvencija koeficijenta prijenosa struje baze ().
Na primjer, neka = 0,99, a zatim . Na graničnoj frekvenciji, na istoj frekvenciji, što odgovara smanjenju za faktor.
Iz ovog primjera je jasno da su frekvencijska svojstva tranzistora u kolu sa OE lošija. Granična frekvencija u kolu sa OE je otprilike nekoliko puta niža nego u kolu sa OB.
Prilikom izračunavanja kola, granična frekvencija koeficijenta prijenosa struje u kolu sa OE () često se koristi kao parametar, u kojem modul koeficijenta prijenosa struje baze postaje jednak jedinici (slika 4.19, b). Frekvenciju je lakše izmjeriti nego graničnu frekvenciju. Stoga, referentne knjige obično daju vrijednost . Postoji odnos između granične frekvencije koeficijenta prijenosa struje u krugu s OE () i odgovarajuće granične frekvencije:
Gif align=right>Zaostajanje struje kolektora u odnosu na struju emitera na visokim frekvencijama ilustrovano je vektorskim dijagramom struja u tranzistoru (slika 4.20). Veća frekvencija signala odgovara većem kutu kašnjenja. Iz vektorskih dijagrama se može vidjeti da sa povećanjem frekvencije raste ugao kašnjenja, smanjuje se modul struje kolektora, a samim tim i koeficijentni modul, ali osnovni modul struje raste još brže, pa se stoga i modul koeficijenta jednako brzo smanjuje:
Drugi razlog koji pogoršava svojstva pojačanja tranzistora sa povećanjem frekvencije je barijerna kapacitivnost kolektorskog spoja.
U ekvivalentnom krugu pojačavačkog stepena na tranzistoru sa OB (slika 4.21) za visoke frekvencije može se vidjeti da kapacitivnost šantira otpor (otpori i mogu se zanemariti, jer su veliki u odnosu na i ). Uobičajeno, možemo pretpostaviti da ranžirni učinak kapacitivnosti postaje primjetan kada njegov otpor postane manji od ranžiranog, tj.
Ako prihvatimo = 0, tada se frekvencijska svojstva kolektorskog kruga samog tranzistora mogu procijeniti pomoću jednakosti:
Ili , (4.41)
gdje je kružna frekvencija, počevši od koje treba uzeti u obzir ranžirni efekat Sk; – parametar tranzistora koji se naziva vremenska konstanta povratnog kola na visokoj frekvenciji.
Što manje , što više, tj. što je viša granična frekvencija kolektorskog kruga.
Treba napomenuti da na ovim frekvencijama tranzistor još uvijek može pojačavati i stvarati električne oscilacije. Generator je pojačalo sa zatvorenom pozitivnom povratnom spregom, kada se signal sa izlaza samog pojačala dovodi na ulaz, a pojačalo se "ljulja".
Ali postoji određena maksimalna frekvencija (ili frekvencija generiranja) na kojoj pojačanje snage tranzistora postaje jednako jedinici = 1. Na frekvencijama većim od , tranzistor konačno gubi svojstvo pojačanja. Ova frekvencija je ista za sva tranzistorska sklopna kola i definirana je kao
. (4.42)
Maksimalna frekvencija generiranja je najveća frekvencija na kojoj je tranzistor sposoban generirati u krugu autooscilatora .
Shodno tome, jedan od glavnih razloga za ograničavanje gornje granice frekvencije rada tranzistora je prisustvo difuzijske kapacitivnosti emiterskog spoja i, kao posljedica toga, inercija difuzijskog procesa u bazi. Jasno je da tranzistori male snage sa tačkastim emiterskim spojem i tankom bazom imaju veće frekvencije od planarnih tranzistori velike snage dizajniranih za visoke napone, tj. sa širom bazom.
Da bi se poboljšala frekvencijska svojstva tranzistora, potrebno je prisiliti manjinske nosače ubrizgane u bazu da se brže kreću do kolektorskog spoja. Da bi se to postiglo, baza nekih tranzistora je dopirana neravnomjerno: više na emiterskom spoju i slabije na kolektorskom spoju. In res
Kao rezultat toga, koncentracija većinskih nosilaca na emiterskom spoju je povećana, a na kolektorskom spoju smanjena.
Kada se unutar baze uspostavi ravnotežno stanje, neki od većinskih nosilaca difundiraju od emiterskog spoja do kolektorskog spoja. U blizini emiterskog spoja ostaju nekompenzirani ioni nečistoća, a u blizini kolektorskog spoja se formira višak većinskih nosilaca. U bazi se pojavljuje difuzijsko električno polje, koje p-n-p- tranzistor je usmjeren od emiterskog spoja do kolektorskog spoja. Ovo polje se ubrzava za manjinske nosioce koji se kreću od emiterskog spoja do kolektorskog spoja.
Rupe ubrizgane u bazu će se kretati od emiterskog spoja do kolektorskog spoja ne samo zbog difuzije, već i zbog drifta, tj. brže. Takvi tranzistori se nazivaju drift Za razliku od bez zanošenja , čija je baza jednoliko dopirana. Frekvencijska svojstva drift tranzistora su znatno bolja.
Za izračunavanje granične frekvencije potrebno je poznavati barijere kapacitivnosti spojeva i otpore baze, emitera i kolektora. Kapacitet kolektorskog spoja je poznat. Izračunajmo kapacitivnost barijere emiterskog spoja. Da biste to učinili, potrebno je odrediti površinu bočne površine emitera.
Izračunajmo kapacitivnost barijere emiterskog spoja za dati prednji napon emiter-baza U (0,5 V).
Proračun je pokazao da je kapacitet emitera manji od specificiranog. Ako bi se pokazalo da je veći, površina emitera ili koncentracija nečistoća u emiteru bi se morala smanjiti.
Izračunajmo otpor emitera. On je jednak zbiru otpora tijela emitera rte i diferencijalnog otpora u radnoj tački red. Budući da je granična frekvencija postavljena na struju emitera od 0,5 A, diferencijalni otpor se određuje na ovoj struji.
Nađimo otpor tijela emitera.
Izračunajmo diferencijalni otpor emitera.
Izračunajmo otpor emitera.
Izračunajmo otpor tijela kolektora rk. Brzina tranzistora i pad napona na njemu u zasićenom stanju ovise o otporu tijela kolektora. Stoga bi trebao biti što manji. Pretpostavimo da je pokretljivost elektrona u epitaksijalnom sloju kolektora nk = 1500 cm2(Vs).
Odredimo otpornost kolektora.
Izračunajmo nemoduliran otpor epitaksijalnog sloja kolektora, uzimajući u obzir širenje SCR-a u područje kolektora. Granična frekvencija je postavljena na napon kolektor-baza od 5 V. Stoga ćemo izračunati ekspanziju SCR-a u područje kolektora na ovom naponu.
Osnovni otpor predstavlja neki efektivni otpor za naizmjeničnu baznu struju između jastučića i centra emitera. Uključuje tri serijski povezana otpora: otpor kontakata baze, otpor pasivnog područja baze (između ruba emitera i najbliže ivice podloge), otpor aktivnog područja baze ( između centra i rubova emitera).
Izračunajmo otpor aktivne baze, uzimajući u obzir činjenicu da postoji nizak nivo ubrizgavanja. Na visokom nivou ubrizgavanja, aktivni otpor baze se smanjuje (modulacija otpora baze). U ovom slučaju može se izračunati, na primjer, kao u.
Izračunajmo otpor pasivne baze
Izračunajmo otpor osnovnih kontakata. Tipična vrijednost kontaktnog otpora c aluminij-jako dopirani p-silicijum 10-4 - 10-5 Ohm cm2
Ukupni otpor baze je
Granična frekvencija u kolu sa zajedničkim emiterom je približno jednaka graničnoj frekvenciji u kolu sa zajedničkom bazom. Granična frekvencija se može izračunati određivanjem vremenske konstante prelaznog procesa u zajedničkom baznom kolu. Vremenska konstanta je zbir vremenske konstante emitera Re Ce, vremenske konstante kolektora (rk + rb) Ck, osnovnog vremena leta prb, vremena leta kolektora SCR?prk.
Izračunajmo vrijeme leta kolektorskog spoja za napon između kolektora i baze Ukbfg. Postavimo pokretljivost elektrona u kolektoru na k = 1500 cm2/(Vs). Da bismo izračunali vrijeme leta, prvo odredimo širinu kolektora SCR Lk1.
Vrijeme leta kolektorskog spoja nalazi se na sljedeći način
Dobijena vrijednost može biti pogrešna ako elektroni u SCR-u dostignu maksimalnu brzinu u silicijumskom Vs od 107 cm/s. Hajde da proverimo ovo stanje. Odredimo brzinu drifta elektrona u SCR
Brzina drifta prelazi granicu. Stoga, da bi se odredilo vrijeme leta, treba poći od činjenice da je brzina nosača jednaka maksimalnoj. Da biste odredili vrijeme leta, podijelite širinu SCR sa maksimalnom brzinom.
Prilikom izračunavanja vremena leta elektrona u bazi potrebno je uzeti u obzir neravnomjernu raspodjelu nečistoće koja dovodi do pojave električnog polja u bazi. Da se to uzme u obzir, koristi se koncept faktora polja u bazi. Faktor polja se uvodi za procjenu jačine utjecaja ubrzavajućeg polja u bazi na kretanje manjinskih nosača. Pokazuje koliko je puta razlika potencijala u bazi, koja je rezultat ugrađenog polja, veća od termičkog potencijala t. Faktor polja treba uzeti u obzir samo pri niskim nivoima ubrizgavanja.
Kako se frekvencija povećava, parametri tranzistora se dramatično mijenjaju. Najvažnija je ovisnost koeficijenta prijenosa struje emitera α (ili baze β) o frekvenciji. Može se pokazati da:
Ovo je složena veličina. Karakteriziraju ga modul α(ω) i faza φ α:
Iz formule je jasno da sa povećanjem ω α - opada, tj. Kako ω raste, proces rekombinacije nosača u bazi se povećava.
Frekvencijska svojstva tranzistora se poboljšavaju sa smanjenjem debljine baze w i sa povećanjem koeficijenta difuzije D manjinski nosioci naboja:
Treba uzeti u obzir da kako se debljina baze smanjuje, njen volumetrijski otpor raste, a to je loše.
Što je veća mobilnost nosilaca naboja, to su tranzistori veće frekvencije.
Zbog toga p-p-p tranzistori su veće frekvencije od r-p-r, jer Mobilnost elektrona je veća od pokretljivosti rupa.
Silicijumski tranzistori imaju manju pokretljivost nosača, pa su zbog toga manje visokofrekventni od germanijumskih tranzistori, pod uslovom da su sve ostale jednake.
Frekvencije na kojima se modul koeficijenta prijenosa struje emitera α(ω) smanjuje za √2 puta (3 dB) u odnosu na njegovu vrijednost na niskoj frekvenciji naziva se granična frekvencija koeficijenta prijenosa struje emitera i označava se f α ili ω α =2 π f α :
gdje je α 0 modul koeficijenta prijenosa struje na niskoj frekvenciji (ω=0).
Treba napomenuti da će tranzistori napravljeni od istog materijala, ali s različitim debljinama baze, imati različite f α .
Može se pokazati da je granična frekvencija u kolu sa OB jednaka:
Za postizanje visokih frekvencija, na primjer za germanij Ge f α =100 MHz potrebno w < 4 mikrona.
Granične frekvencije su povezane sa difuzionim kapacitetom emitera C ed omjer:
Za inženjerske proračune možete koristiti formulu:
Dakle, amplituda i fazno-frekventne karakteristike koeficijenta prijenosa izgledaju kao na slici (puna linija označava stvarne ovisnosti izračunate pomoću preciznijih formula, isprekidane označava one izračunate):
Osnovni koeficijent prijenosa struje (β) u kolu zajedničkog emitera ovisi o frekvenciji više od α u šemi sa zajedničkom bazom.
Ovo nije zbog smanjenja α, već zbog povećanja φ α. Na niskim frekvencijama struja I TO I I E su u fazi:
Na visokim frekvencijama struja I TO počinje da zaostaje u fazi I E i smanjenje apsolutne vrijednosti, a I b raste nekoliko puta:
Fazni pomak na frekvenciji ω<0,1ω α (не превышает 7°) можно учесть поправочным коэффициентом:
Granična frekvencija koeficijenta prijenosa struje u kolu sa OE je približno (1+β 0) puta manja od granične frekvencije koeficijenta prijenosa struje emitera u kolu sa OB, tj.:
β 0 se smanjuje na 0,7 β 0 na frekvenciji (1-α 0 ) f α i do 1 u | h 21b | = 0,5.
Glavni parametri koji karakteriziraju visokofrekventna svojstva tranzistora uključuju granične i granične frekvencije, i to:
granična frekvencija f T pojačanje struje u kolu sa zajedničkim emiterom (u ovom slučaju β = h 21e =1);
granična frekvencija * pojačanje snage pri kojem k p =1;
Gdje f α - u Hz; r" b WITH To - (ps).
U određivanju maksimalne frekvencije generiranja, vremenska konstanta povratnog kruga počinje igrati veliku ulogu r" b WITH To .
Za povećanje f max treba povećati f α i smanjiti r" b WITH To .
3. granična frekvencija f α koeficijent prijenosa struje u kolu sa zajedničkom bazom, na kojoj je α = 0,7 α 0:
Gdje t = 1.2 za tranzistore bez pomaka (difuzije);
t = 1.6 za drift tranzistore.
4. granična frekvencija f β pojačanje struje u kolu zajedničkog emitera, u kojem je β = 0,7 β 0:
Izaberi f α ≥(3÷ 4) f gornji brkovi
Prilikom odabira vrste tranzistora za širokopojasno pojačalo, uzmite u obzir sljedeće:
1. Tranzistor mora imati dovoljno veliku vrijednost f α , što smanjuje izobličenje frekvencije stepena pojačala. Obično f α ≥ (3 ÷4) f V , Gdje f V - specificirana gornja frekvencija propusnog opsega pojačala.
2. Tranzistor bi trebao imati najveću moguću vrijednost f β , što povećava pojačanje kaskade. U ovom slučaju, poželjno je imati najmanji mogući raspon u ovom parametru.
To. Da bi radio na visokim frekvencijama, tranzistor mora imati malu debljinu baze (w), nizak volumetrijski otpor baze (r" b ) i niskog kapaciteta WITH To . Ovi zahtjevi su kontradiktorni, jer:
smanjiti w izaziva povećanje r" b ;
smanjiti G" b izaziva povećanje WITH To (pošto se koncentracija nečistoća u bazi povećava) i smanjuje probojni napon kolektora U To uzorci .
U tom smislu, granične frekvencije tranzistora bez drifta su relativno niske.
