محاسبه فرکانس قطع

سخنرانی 8. خواص فرکانس ترانزیستورهای دوقطبی عملکرد BT در حالت کلید. فرآیندهای گذرا

ویژگی های کار ترانزیستور دو قطبیدر فرکانس های بالا

فرکانس را هنگام روشن کردن با پایه مشترک محدود کنید

فرکانس را هنگامی که با امیتر مشترک روشن می شود محدود کنید

فرکانس قطع

ویژگی های استاتیک BT در حالت کلید

فرآیند پاور کردن جریان کلکتور. زمان تاخیر و زمان افزایش

فرآیند خاموش کردن جریان کلکتور. زمان جذب و زمان پوسیدگی

پالس BT با دیود شاتکی

ویژگی های عملکرد یک ترانزیستور دوقطبی در فرکانس های بالا . فرآیندهای فیزیکی در BT فورا رخ نمی دهند. هنگامی که فرکانس سیگنال با زمان وقوع فرآیندهای فیزیکی اصلی (زمان پرواز حامل ها از طریق پایه، زمان شارژ مجدد ظرفیت اتصالات p-n) متناسب می شود، خواص تقویت کننده BT بدتر می شود. برای تجزیه و تحلیل عملکرد یک ترانزیستور با سیگنال های فرکانس بالا، از مدل های دینامیکی استفاده می شود که با در نظر گرفتن تأثیر ظرفیت های اتصال با مدل های استاتیک متفاوت است. در این مورد، ظرفیت‌های مانع اتصالات، فرآیندهایی شبیه به شارژ مجدد خازن‌های معمولی را توصیف می‌کنند و ظرفیت‌های انتشار، ناشی از تجمع و جذب حامل‌های غیرتعادلی، به طور همزمان سرعت نهایی حرکت آنها را در نظر می‌گیرند.

فرکانس را هنگام روشن کردن با پایه مشترک محدود کنید . زمان محدود حرکت حامل‌های بار غیرتعادلی جزئی از طریق پایه منجر به تاخیر فاز جریان کلکتور از جریان پایه می‌شود، بنابراین ضریب پیشرو جریان امیترپیچیده می شود:

به ترتیب دامنه های پیچیده جریان کلکتور و جریان امیتر کجا و هستند.

اگر  0 را نشان دهیم بهره رو به جلو فرکانس پایین، سپس تقریب وابستگی فرکانس با استفاده از پیوند مرتبه اول را می توان به صورت زیر ارائه کرد:

جایی که j- واحد خیالی

f- فرکانس سیگنال،

f  - محدود کردن فرکانس BT در یک مدار با پایه مشترک.

از فرمول 8-2 پیدا می کنیم مدولو بحث و جدل  جامع ضریب نقل و انتقالات

وابستگی مدول و آرگومان ضریب انتقال مستقیم جریان امیتر به فرکانس در شکل نشان داده شده است. 8-1.

نمودارها (شکل 8-1) کاهش در مدول ضریب انتقال رو به جلو و افزایش تاخیر فاز جریان کلکتور از جریان امیتر با افزایش فرکانس سیگنال را نشان می دهند. در فرکانس محدود کننده، مدول ضریب انتقال رو به جلو یک ضریب کاهش می یابد و تاخیر فاز 45 است.

فرکانس را محدود کنید f  به ما اجازه می دهد تا در مورد خواص تقویت کننده BT در یک مدار با OB قضاوت کنیم.

فرکانس را هنگامی که با امیتر مشترک روشن می شود محدود کنید . در یک مدار امیتر مشترک، خواص تقویت BT توسط ضریب مختلط انتقال مستقیم جریان پایه:

دامنه های پیچیده جریان کلکتور و جریان پایه به ترتیب کجا و هستند.

برای رفتن به مداری با یک امیتر مشترک، آن را از طریق زیر بیان می کنیم:

با جایگزینی (8-2) به فرمول (8-6)، دریافت می کنیم

. (8-7)

فرمول (8-7) را با معرفی تبدیل می کنیم ضریب انتقال رو به جلو جریان پایه در فرکانس پایینو محدود کردن فرکانس در مدار با OEf β = f  (1 –  0 ) :

فرمول (8-8) همان شکل (8-2) است، اما فراوانی f β ده ها تا صدها برابر کمتر f  . در واقع، و فرمول برای f β شکل می گیرد:

اما اکثرا BT دارند β 0 به ده ها - صدها می رسد.

نمودارهای وابستگی مدول و آرگومان ضریب انتقال مختلط جریان پایه به فرکانس، همان شکلی هستند که در شکل 1. 8-1 با تعویض f  بر f β . توجه داشته باشید که چرخش مدول در فرکانس بسیار کمتری نسبت به چرخش مدول رخ می دهد.

فرکانس قطع . برای توصیف ویژگی های فرکانس BT، فرکانس قطع اغلب استفاده می شود. فرکانس قطع f GR- این فرکانس سیگنالی است که در آن مدول ضریب انتقال جریان پایه برابر با واحد است. معادله فرکانس قطع از تعریف آن به دست می آید:

جایی که .

نادیده گرفتن واحد در مقایسه و استفاده از فرمول ها f β = f  (1 –  0 ) ، ما گرفتیم f GR =  0 f  . با توجه به اینکه  0  1 ، می توانیم فرض کنیم که فرکانس قطع تقریباً برابر با فرکانس قطع در مدار با OB است:

f GR  f  . (8-10)

اغلب داده های مرجع مدول ضریب انتقال جریان پایه را در فرکانس بالا ارائه می دهند f. زیر بالافرکانس را درک کنید f، ارضای شرط f β << f < f GR. در این شرایط فرکانس قطع را می توان به راحتی با استفاده از فرمول محاسبه کرد

f GR = f . (8-11)

برای توصیف خواص فرکانس BT از موارد زیر نیز استفاده می شود:

حداکثر فرکانس تولید f حداکثر، که در آن قدرت افزایش می یابد Kp = 1;

ثابت زمان حلقه بازخورد r ب" سی به .

ویژگی های استاتیک BT در حالت کلید . BT ها به طور گسترده ای در فناوری الکترونیکی به عنوان سوئیچ ترانزیستوری استفاده می شوند. وظیفه کلید ارائه حداکثر ولتاژ در بار در حالت باز و حداقل جریان بار در حالت بسته است.

بیایید یک مدار سوئیچ ترانزیستور را بر اساس یک ترانزیستور دوقطبی n-p-n در نظر بگیریم (شکل 8-2). جریان پایه من ببا اعمال ولتاژ مثبت ایجاد می شود U ببه مقاومت آر ب(). ولتاژ U بودنترانزیستور سیلیکونی در حالت باز تقریباً 0.7 ولت است. جریان پایه باعث ظاهر شدن جریان کلکتور می شود. من بهجریان از طریق مقاومت بار آر به . وقتی کلید باز است، ولتاژ روی خود ترانزیستور است U CEباید تا حد امکان کوچک باشد که با حالت اشباع مطابقت دارد.

اگر جریان پایه صفر باشد، ترانزیستور در حالت قطع است و جریان نشتی ناچیز برابر با من KB0 (B + 1).این حالت سوئیچ ترانزیستور بسته است.

برای تجزیه و تحلیل ترانزیستور در حالت سوئیچینگ، یک خط مستقیم بار روی خانواده مشخصات خروجی I-V BT در مدار OE ایجاد می کنیم (شکل 8-3). شکل نشان می دهد که حداقل جریان پایه مشخصی وجود دارد من BG، جریان پایه محدود کننده نامیده می شود که در آن ترانزیستور به حالت اشباع می رود. در جریان های پایه پایین تر من ب < من BGترانزیستور در حالت فعال است ( من B1 , من B2 , من B3در شکل 8-3). در جریان های پایه بالاتر من ب > من BGترانزیستور در حالت اشباع باقی می ماند. جریان حد پایه را می توان با دانستن جریان اشباع کلکتور محاسبه کرد من KN طبق فرمول معتبر برای حالت فعال. ولتاژ بین کلکتور و امیتر در حالت اشباع U KENمعمولاً به دهم ولت می رسد و به شدت به جریان پایه بستگی دارد.

بدیهی است که برای قرار دادن ترانزیستور در حالت اشباع، لازم است یک جریان پایه بیش از جریان حد اعمال شود. مشخصه ای که نشان می دهد چند برابر جریان پایه از حد مجاز فراتر می رود عمق اشباع:

فرآیند روشن کردن جریان کلکتور. زمان تاخیر و زمان افزایش . بیایید یک مرحله ولتاژ به ورودی کلید ترانزیستور اعمال کنیم U ب >> U بودن. در این حالت، جریان پایه بلافاصله از 0 به (شکل 8-4 (الف)) افزایش می یابد. اجازه دهید تغییر در جریان کلکتور را نظارت کنیم (شکل 8-4 (ب)). جریان جمع کننده با تاخیر ظاهر می شود تی ساعت . زمان تاخیر تی ساعتبا توجه به این واقعیت که الکترون های تزریق شده از امیتر به پایه نیاز به مدتی برای حرکت به محل اتصال جمع کننده دارند. بیشتر در یک دوره زمانی تی fافزایش تقریباً تصاعدی در جریان کلکتور تا رسیدن به جریان اشباع وجود دارد من KN . تی fتماس گرفت زمان جلوو معمولاً بین سطوح جریان کلکتور 0.1 شمارش می شود من KNو 0.9 من KN. زمان جلو با فرآیند تجمع حامل های غیرتعادلی اقلیت در پایه تعیین می شود و به عمق اشباع بستگی دارد. س. زمان افزایش متناسب با طول عمر حامل های اقلیت غیرتعادلی در پایه است  بو با افزایش عمق اشباع کاهش می یابد. ظرفیت کلکتور نیز افزایش می یابد تی f .

فرآیند خاموش کردن جریان کلکتور. زمان جذب و زمان پوسیدگی . اجازه دهید اکنون فرآیندهایی را که هنگام خاموش شدن سوئیچ ترانزیستور رخ می دهد در نظر بگیریم. هنگامی که ولتاژ در ورودی کلید U ببه صفر می پرد یا یک مقدار منفی می گیرد، جریان پایه بلافاصله متوقف نمی شود. حامل های غیر تعادلی که در حالت اشباع انباشته شده اند یک جریان پایه ایجاد می کنند که اکنون جهت مخالف دارد (شکل 8-5 (الف)). در طول فرآیند جذب، ترانزیستور همچنان در حالت اشباع باقی می ماند زمان جذب تی آر، در حالی که جریان کلکتور عملاً ثابت و برابر با جریان اشباع باقی می ماند: من به = من KN(شکل 8-5 (ب)). در حین تی آرغلظت بارهای غیرتعادلی اقلیت در پایه تقریباً به طور یکنواخت کاهش می یابد و ابتدا در نزدیکی اتصال جمع کننده به صفر می رسد. بنابراین، پس از سپری شدن زمان جذب، ترانزیستور به حالت فعال سوئیچ می کند. پس از پایان فرآیند جذب، جریان کلکتور شروع به کاهش می کند. در این حالت، در نزدیکی محل اتصال امیتر، بار مشخصی از حامل های غیرتعادلی همچنان باقی می ماند که به دلیل فرآیندهای نوترکیبی در پایه و به دلیل نشت آنها از پایه کاهش می یابد. این فرآیند دوباره اتفاق می افتد زمان کاهش تی سرمایه گذاری مشترک(شکل 8-5 (ب)). در نتیجه، محل اتصال امیتر نیز در جهت مخالف بایاس می شود و جریان کلکتور متوقف می شود. زمان جذب متناسب با طول عمر حامل های اقلیت در پایه است  بو با افزایش عمق اشباع افزایش می یابد س.

پالس BT با دیود شاتکی . روشن و خاموش شدن سریع سوئیچ ترانزیستور، خواسته های مخالفی را بر عمق اشباع تحمیل می کند. با افزایش عمق اشباع سزمان جلو کاهش می یابد، اما همزمان با خاموش شدن زمان جذب افزایش می یابد. واقعیت این است که وقتی جریان کلکتور به حد اشباع می رسد، روند تجمع حامل های غیر تعادلی در پایه متوقف نمی شود و تزریق از هر دو اتصال امیتر و کلکتور انجام می شود (هر دو اتصال بایاس به جلو هستند). وظیفه جلوگیری از تجمع بیشتر حامل های غیر تعادلی در پایه پس از ورود ترانزیستور به حالت اشباع است. یک راه حل نسبتا موثر برای این مشکل استفاده از BT با دیود شاتکی است (شکل 8-6). یک نوع ترانزیستور دوقطبی با دیود شاتکی معمولاً ترانزیستور شاتکی نامیده می شود. فناوری مدرن برای ساخت مدارهای مجتمع، اجرای چنین ترکیبی را بسیار آسان می کند.

از آنجایی که ولتاژ محل اتصال کلکتور یک ترانزیستور سیلیکونی در حالت اشباع  0.7 V و ولتاژ یک دیود شاتکی (0.2...0.4) V است، اتصال کلکتور بایاس شده توسط چنین ولتاژ رو به جلو پایین عملا باعث تزریق نمی شود. حامل های غیر تعادلی، در نتیجه زمان جذب را کاهش می دهد تی آر .

برای محاسبه فرکانس قطع، باید ظرفیت های مانع اتصالات و مقاومت های پایه، امیتر و کلکتور را دانست. ظرفیت اتصال جمع کننده مشخص است. بیایید ظرفیت مانع اتصال امیتر را محاسبه کنیم. برای انجام این کار، باید مساحت سطح جانبی امیتر را تعیین کرد.

بیایید ظرفیت مانع اتصال امیتر را برای یک ولتاژ پایه امیتر رو به جلو U (0.5 V) محاسبه کنیم.

محاسبات نشان داد که ظرفیت امیتر کمتر از مقدار مشخص شده است. اگر معلوم می شد که بزرگتر است، سطح قطره چکان یا غلظت ناخالصی در قطره چکان باید کاهش می یافت.

بیایید مقاومت امیتر را محاسبه کنیم. برابر است با مجموع مقاومت بدنه قطره چکان rte و مقاومت دیفرانسیل در نقطه کار قرمز. از آنجایی که فرکانس قطع در جریان امیتر 0.5 A تنظیم می شود، مقاومت دیفرانسیل در این جریان تعیین می شود.

بیایید مقاومت بدنه امیتر را پیدا کنیم.

بیایید مقاومت دیفرانسیل امیتر را محاسبه کنیم.

بیایید مقاومت امیتر را محاسبه کنیم.

بیایید مقاومت بدنه کلکتور rk را محاسبه کنیم. سرعت ترانزیستور و افت ولتاژ آن در حالت اشباع به مقاومت بدنه کلکتور بستگی دارد. بنابراین باید تا حد امکان کوچک باشد. فرض کنید تحرک الکترون در لایه همپایی کلکتور nk = 1500 cm2 (Vs) باشد.

بیایید مقاومت کلکتور را تعیین کنیم.

اجازه دهید مقاومت تعدیل نشده لایه همپایی کلکتور را با در نظر گرفتن گسترش SCR به ناحیه کلکتور محاسبه کنیم. فرکانس قطع در ولتاژ پایه کلکتور 5 ولت تنظیم می شود. بنابراین، ما انبساط SCR را در ناحیه کلکتور در این ولتاژ محاسبه می کنیم.

مقاومت پایه مقداری مقاومت موثر را برای جریان پایه متناوب بین پد و مرکز امیتر نشان می دهد. این شامل سه مقاومت متصل به سری است: مقاومت کنتاکت های پایه، مقاومت ناحیه غیرفعال پایه (بین لبه امیتر و نزدیکترین لبه پد)، مقاومت ناحیه فعال پایه ( بین مرکز و لبه های امیتر).

بیایید مقاومت پایه فعال را با در نظر گرفتن این واقعیت که سطح تزریق پایینی وجود دارد محاسبه کنیم. در سطح تزریق بالا، مقاومت پایه فعال کاهش می یابد (مدولاسیون مقاومت پایه). در این مورد می توان آن را محاسبه کرد، برای مثال، همانطور که در.

بیایید مقاومت پایه غیرفعال را محاسبه کنیم

بیایید مقاومت کنتاکت های پایه را محاسبه کنیم. مقدار معمول مقاومت تماسی cp-سیلیکون آلومینیم به شدت دوپ شده 10-4 - 10-5 اهم سانتی متر مربع

مقاومت پایه کل است

فرکانس قطع در مدار امیتر مشترک تقریبا برابر با فرکانس قطع در مدار پایه مشترک است. فرکانس محدود کننده را می توان با تعیین ثابت زمانی فرآیند گذرا در یک مدار پایه مشترک محاسبه کرد. ثابت زمانی مجموع ثابت زمانی امیتر Re Ce، ثابت زمانی کلکتور (rk + rb) Ck، زمان پرواز پایه prb، زمان SCR کلکتور پرواز؟prk است.

بیایید زمان پرواز محل اتصال کلکتور را برای ولتاژ بین کلکتور و پایه Ukbfg محاسبه کنیم. اجازه دهید تحرک الکترون ها در کلکتور را برابر k = 1500 cm2/(Vs) قرار دهیم. برای محاسبه زمان پرواز ابتدا عرض کلکتور SCR Lk1 را تعیین می کنیم.

زمان پرواز محل اتصال کلکتور به شرح زیر است

مقدار به دست آمده ممکن است اشتباه باشد اگر الکترون ها در SCR به حداکثر سرعت در سیلیکون Vs برابر با 107 سانتی متر بر ثانیه برسند. بیایید این شرایط را بررسی کنیم. اجازه دهید سرعت رانش الکترون ها را در SCR تعیین کنیم

سرعت دریفت از حد مجاز بیشتر است. بنابراین برای تعیین زمان پرواز باید از این واقعیت اقدام کرد که سرعت حامل برابر با حداکثر است. برای تعیین زمان پرواز، عرض SCR را بر حداکثر سرعت تقسیم کنید.

هنگام محاسبه زمان پرواز یک الکترون در پایه، باید توزیع ناهموار ناخالصی را در نظر گرفت که منجر به ظهور میدان الکتریکی در پایه می شود. برای در نظر گرفتن آن، از مفهوم ضریب میدان در پایه استفاده می شود. عامل میدان برای تخمین قدرت تأثیر میدان شتاب دهنده در پایه بر حرکت حامل های اقلیت معرفی شده است. نشان می دهد که چند برابر اختلاف پتانسیل در پایه، ناشی از میدان داخلی، بیشتر از پتانسیل حرارتی t است. فاکتور میدان فقط باید در سطوح پایین تزریق در نظر گرفته شود.

با افزایش فرکانس، پارامترهای ترانزیستور به طور چشمگیری تغییر می کنند. مهمترین آن وابستگی ضریب انتقال جریان امیتر α (یا β پایه) به فرکانس است. می توان نشان داد که:

این یک مقدار پیچیده است. با مدول α(ω) و فاز φ α مشخص می شود:

از فرمول مشخص است که با افزایش ω α - کاهش می یابد، یعنی. با افزایش ω، فرآیند نوترکیبی حامل در پایه افزایش می یابد.

خواص فرکانس ترانزیستور با کاهش ضخامت پایه بهبود می یابد w و با افزایش ضریب انتشار D حامل های شارژ اقلیت:

باید در نظر داشت که با کاهش ضخامت پایه، مقاومت حجمی آن افزایش می یابد و این بد است.

هرچه تحرک حامل های بار بیشتر باشد، ترانزیستورها دارای خواص فرکانس بالاتری هستند.

از همین رو p-p-pترانزیستورها فرکانس بالاتری دارند r-p-r،زیرا تحرک الکترون ها بیشتر از حفره هاست.

ترانزیستورهای سیلیکونی تحرک حامل کمتری دارند و بنابراین فرکانس کمتری نسبت به ترانزیستورهای ژرمانیومی دارند، زیرا همه چیزهای دیگر برابر هستند.

فرکانس هایی که در آن مدول ضریب انتقال جریان امیتر α(ω) √2 برابر (3 دسی بل) نسبت به مقدار آن در فرکانس پایین کاهش می یابد فرکانس قطع ضریب انتقال جریان امیتر نامیده می شود و تعیین می شود. f α یا ω α = 2 π f α :

که α 0 مدول ضریب انتقال جریان در فرکانس پایین است (ω=0).

لازم به ذکر است که ترانزیستورهای ساخته شده از یک ماده، اما با ضخامت پایه متفاوت، متفاوت خواهند بود f α .

می توان نشان داد که فرکانس قطع در مداری با OB برابر است با:

برای به دست آوردن فرکانس های بالا، به عنوان مثال برای ژرمانیوم Ge f α = 100 مگاهرتز مورد نیاز است w < 4 میکرون

فرکانس های قطع مربوط به ظرفیت انتشار امیتر C ed است. نسبت:

برای محاسبات مهندسی، می توانید از فرمول استفاده کنید:

از این رو، ویژگی‌های دامنه و فرکانس فاز ضریب انتقال مانند شکل است (خط ثابت نشان‌دهنده وابستگی‌های واقعی است که با استفاده از فرمول‌های دقیق‌تر محاسبه شده‌اند، خط نقطه‌چین نشان‌دهنده وابستگی‌های محاسبه‌شده است):

ضریب انتقال جریان پایه (β) در مدار امیتر مشترک به فرکانس بیشتر از α در طرحی با پایه مشترک.

این به دلیل کاهش α نیست، بلکه به دلیل افزایش φ α است. در فرکانس های پایین جریان من به و من E در فاز هستند:

در فرکانس های بالا جریان من به شروع به عقب افتادن در فاز می کند من E و کاهش در قدر مطلق، الف من ب چندین بار رشد می کند:

تغییر فاز در فرکانس ω<0,1ω α (не превышает 7°) можно учесть поправочным коэффициентом:

فرکانس قطع ضریب انتقال جریان در مدار با OE تقریباً (1+β 0) برابر کمتر از فرکانس قطع ضریب انتقال جریان امیتر در مدار با OB است، یعنی:

β 0 در فرکانس به 0.7 β 0 کاهش می یابد (1-α 0 ) f α و تا 1 در | ساعت 21b | = 0,5.

پارامترهای اصلی مشخص کننده خواص فرکانس بالا ترانزیستورها شامل فرکانس های محدود و مرزی است، یعنی:

فرکانس را محدود کنید f تی افزایش جریان در یک مدار با یک امیتر مشترک (در این مورد β = ساعت 21e =1);

فرکانس محدود کننده * افزایش توان که در آن k p =1;

جایی که f α - در هرتز؛ r" ب با به - (ps).

در تعیین حداکثر فرکانس تولید، ثابت زمانی مدار بازخورد شروع به ایفای نقش زیادی می کند r" ب با به .

برای افزایش f حداکثر نیاز به افزایش f α و کاهش دهد r" ب با به .

3. فرکانس قطع f α ضریب انتقال جریان در مداری با پایه مشترک، که روی آن α = 0.7 α 0:

جایی که t = 1.2 برای ترانزیستورهای بدون رانش (انتشار)؛

t = 1.6 برای ترانزیستورهای دریفت.

4. فرکانس قطع f β افزایش جریان در یک مدار امیتر مشترک، که در آن β = 0.7 β 0:

انتخاب کنید f α ≥(3÷ 4) f سبیل بالایی

هنگام انتخاب نوع ترانزیستور برای تقویت کننده باند پهن، موارد زیر را در نظر بگیرید:

1. ترانزیستور باید مقدار کافی بزرگ داشته باشد f α , که اعوجاج فرکانس مرحله تقویت کننده را کاهش می دهد. معمولا f α ≥ (3 ÷4) f V , جایی که f V - فرکانس بالای مشخص شده باند عبور تقویت کننده.

2. ترانزیستور باید بالاترین مقدار ممکن را داشته باشد f β , که بهره آبشار را افزایش می دهد. در این حالت، مطلوب است که کمترین اسپرد ممکن در این پارامتر وجود داشته باشد.

که برای کار در فرکانس های بالا، ترانزیستور باید ضخامت پایه کمی داشته باشد (w), مقاومت حجمی پایین پایه (r" ب ) و ظرفیت کم با به . این الزامات متناقض هستند، زیرا:

نزول کردن w باعث افزایش می شود r" ب ;

نزول کردن جی" ب باعث افزایش می شود با به (از آنجایی که غلظت ناخالصی ها در پایه افزایش می یابد) و ولتاژ شکست کلکتور را کاهش می دهد. U به نمونه ها .

در این راستا، فرکانس های محدود کننده ترانزیستورهای بدون دریفت نسبتاً پایین هستند.

با افزایش فرکانس، خواص تقویت ترانزیستور بدتر می شود. این عمدتا به دو دلیل اتفاق می افتد. اولین دلیل اینرسی فرآیند انتشار است که باعث حرکت سوراخ ها از طریق پایه به کلکتور می شود.

برای انتقال جهتی ذرات لازم است که غلظت آنها در جهت انتقال کاهش یابد. جریان سوراخ در نزدیکی اتصالات امیتر و کلکتور با گرادیان غلظت سوراخ در این بخش ها متناسب است، یعنی. متناسب با شیب مماس کشیده شده به منحنی توزیع غلظت در نقاط مربوطه است.

با تغییر سریع جریان تزریق، غلظت سوراخ ها در محل اتصال امیتر تغییر می کند. اما روند تغییر غلظت سوراخ ها نمی تواند بلافاصله به کل پایه گسترش یابد و به محل اتصال جمع کننده برسد.

تغییرات سریع در غلظت سوراخ در محل اتصال امیتر با تاخیر به محل اتصال کلکتور می رسد و دامنه آن کاهش می یابد. در فرکانس‌های بالا، دامنه جریان کلکتور کاهش می‌یابد و با جریان امیتر فاصله دارد (شکل 4.18). در نتیجه، با افزایش فرکانس نوسان، خواص تقویت ترانزیستور بدتر می شود.

کاهش در خواص تقویت یک ترانزیستور با افزایش فرکانس در وابستگی ضرایب انتقال جریان امیتر و پایه به فرکانس آشکار می شود (شکل 4.19).

فرکانسی که در آن ماژول ضریب انتقال جریان امیتر به میزان 3 دسی بل (با یک ضریب) نسبت به مقدار فرکانس پایین آن کاهش می یابد فرکانس محدود کننده ضریب انتقال جریان امیتر یا نامیده می شود. بسته به فرکانس، فرکانس پایین وجود دارد (< 3 МГц), среднечастотные

(3 مگاهرتز< < 30 МГц), высокочастотные (30 МГц < < 300 МГц) и сверхвысокочастотные ( >ترانزیستورهای 300 مگاهرتز

فرکانسی که در آن مدول ضریب انتقال جریان پایه به میزان 3 دسی بل (با یک ضریب) نسبت به مقدار فرکانس پایین آن کاهش می یابد، فرکانس محدود کننده ضریب انتقال جریان پایه نامیده می شود.

به عنوان مثال، let = 0.99، سپس . در فرکانس محدود کننده، در همان فرکانس، که مربوط به کاهش یک عامل است.

از این مثال مشخص است که خواص فرکانس ترانزیستور در مدار با OE بدتر است. فرکانس محدود کننده در مدار با OE تقریبا چندین برابر کمتر از مدار با OB است.

هنگام محاسبه مدارها، فرکانس محدود کننده ضریب انتقال جریان در مدار با OE () اغلب به عنوان پارامتر استفاده می شود که در آن مدول ضریب انتقال جریان پایه برابر با واحد می شود (شکل 4.19، ب). اندازه گیری فرکانس آسان تر از فرکانس قطع است. بنابراین، کتابهای مرجع معمولاً ارزش را نشان می دهند. بین فرکانس محدود کننده ضریب انتقال جریان در مدار با OE () و فرکانس محدود کننده مربوطه رابطه وجود دارد:

Gif align=right> تاخیر جریان کلکتور نسبت به جریان امیتر در فرکانس های بالا با نمودار برداری جریان در ترانزیستور نشان داده شده است (شکل 4.20). فرکانس سیگنال بالاتر مربوط به زاویه تاخیر بزرگتر است. از نمودارهای برداری می توان دریافت که با افزایش فرکانس، زاویه تاخیر افزایش می یابد، مدول جریان کلکتور کاهش می یابد و در نتیجه مدول ضریب کاهش می یابد، اما مدول جریان پایه حتی سریعتر رشد می کند و بنابراین مدول ضریب به همان سرعت کاهش می یابد:

دلیل دومی که با افزایش فرکانس، خواص تقویت ترانزیستور را بدتر می کند، ظرفیت مانع اتصال جمع کننده است.

در مدار معادل یک مرحله تقویت کننده در یک ترانزیستور با OB (شکل 4.21) برای فرکانس های بالا، می توان دید که خازن مقاومت را تغییر می دهد. (مقاومت ها و می توان آنها را نادیده گرفت، زیرا آنها در مقایسه با و بزرگ هستند). به طور متعارف، می توانیم فرض کنیم که اثر شنت یک ظرفیت زمانی قابل توجه می شود که مقاومت آن کمتر از یک خازن شود، یعنی.

اگر قبول کنیم = 0, سپس خواص فرکانس مدار کلکتور خود ترانزیستور را می توان با استفاده از برابری تخمین زد:

یا، (4.41)

فرکانس دایره ای کجاست که از آن باید اثر شنت Sk را در نظر گرفت. - پارامتر ترانزیستور به نام ثابت زمانی مدار بازخورد در فرکانس بالا.

کمتر , بیشتر، یعنی فرکانس قطع مدار کلکتور بیشتر است.

لازم به ذکر است که در این فرکانس ها ترانزیستور همچنان می تواند نوسانات الکتریکی را تقویت کرده و ایجاد کند. یک ژنراتور تقویت کننده ای با بازخورد مثبت بسته است، زمانی که سیگنالی از خروجی خود تقویت کننده به ورودی عرضه می شود و تقویت کننده خود "نوسان می کند".

اما حداکثر فرکانس معینی (یا فرکانس تولید) وجود دارد که در آن بهره قدرت ترانزیستور برابر با واحد = 1 می شود. در فرکانس های بزرگتر از، ترانزیستور در نهایت خاصیت تقویت کننده خود را از دست می دهد. این فرکانس برای تمام مدارهای سوئیچینگ ترانزیستور یکسان است و به صورت تعریف شده است

. (4.42)

حداکثر فرکانس تولید بالاترین فرکانسی است که یک ترانزیستور قادر است در مدار خود نوسان ساز تولید کند. .

در نتیجه، یکی از دلایل اصلی برای محدود کردن حد فرکانس بالای عملکرد ترانزیستور، وجود ظرفیت انتشار در اتصال امیتر و در نتیجه، اینرسی فرآیند انتشار در پایه است. واضح است که ترانزیستورهای کم مصرف با اتصال امیتر نقطه ای و پایه نازک فرکانس بالاتری نسبت به ترانزیستورهای مسطح پرقدرت دارند که برای ولتاژهای بالا طراحی شده اند. با پایگاه گسترده تر

برای بهبود خواص فرکانس ترانزیستورها، لازم است حامل های اقلیت تزریق شده به پایه را مجبور کنیم تا سریعتر به محل اتصال کلکتور حرکت کنند. برای انجام این کار، پایه برخی از ترانزیستورها به طور ناهموار دوپ می شود: بیشتر در محل اتصال امیتر و ضعیف تر در اتصال جمع کننده. در res
در نتیجه، غلظت حامل های اکثریت در محل اتصال امیتر افزایش یافته و در محل اتصال جمع کننده کاهش می یابد.

هنگامی که یک حالت تعادل در داخل پایه برقرار می شود، برخی از حامل های اکثریت از محل اتصال امیتر به محل اتصال جمع کننده پخش می شوند. در نزدیکی محل اتصال امیتر، یونهای ناخالصی جبران نشده باقی می مانند و تعداد زیادی از حامل ها در نزدیکی اتصال جمع کننده تشکیل می شود. یک میدان الکتریکی انتشار در پایه ظاهر می شود که پ-n-پ-ترانزیستور از محل اتصال امیتر به محل اتصال کلکتور هدایت می شود. این میدان برای حامل های اقلیت که از محل اتصال امیتر به محل اتصال جمع کننده حرکت می کنند، شتاب می گیرد.

سوراخ های تزریق شده به پایه نه تنها به دلیل انتشار، بلکه به دلیل رانش نیز از محل اتصال امیتر به محل اتصال جمع کننده حرکت می کند. سریع تر. چنین ترانزیستورهایی نامیده می شوند رانش بر خلاف بدون رانش که پایه آن به صورت یکنواخت دوپ شده است. خواص فرکانس ترانزیستورهای دریفت به طور قابل توجهی بهتر است.