Predavanje 8 Frekvencijska svojstva bipolarnih tranzistora. Radite BT u načinu rada s ključem. Procesi tranzicije.
Značajke rada bipolarni tranzistor na visokim frekvencijama
Granična frekvencija pri uključivanju sa zajedničkom bazom
Granična frekvencija pri uključivanju sa zajedničkim emiterom
Granična frekvencija
Statičke karakteristike BT-a u ključnom modu
Proces uključivanja struja kolektora. Vrijeme odgode i vrijeme ruba
Proces isključivanja struje kolektora. Vrijeme resorpcije i vrijeme pada
Pulsni BT sa Schottky diodom
Značajke rada bipolarnog tranzistora na visokim frekvencijama . Fizički procesi u BT se ne događaju trenutno. Kada frekvencija signala postane proporcionalna vremenu glavnih fizikalnih procesa (vrijeme leta nosača kroz bazu, vremena punjenja kapaciteta p-n spojeva), pojačavajuća svojstva BT-a se pogoršavaju. Za analizu rada tranzistora s 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 običnih kondenzatora, a difuzijski kapaciteti, zbog nakupljanja i apsorpcije neravnotežnih nosača, istovremeno uzimaju u obzir konačnu brzinu njihova kretanja.
Granična frekvencija pri uključivanju sa zajedničkom bazom . Konačno vrijeme kretanja manjih neravnotežnih nositelja naboja kroz bazu dovodi do faznog zaostajanja struje kolektora od struje baze, stoga prijenosni omjer emitera naprijed postaje složeno:
gdje su u kompleksne amplitude kolektorske struje i struje emitera, respektivno.
Ako označimo 0 niskofrekventni omjer izravnog prijenosa, tada se aproksimacija ovisnosti o frekvenciji pomoću veze prvog reda može predstaviti kao:
gdje j- imaginarna jedinica,
f– frekvencija signala,
f - granična frekvencija BT u krugu sa zajedničkom bazom.
Iz formule 8-2 nalazimo modul I argument integriran koeficijent prijenos
Ovisnosti modula i argumenta koeficijenta prijenosa naprijed emiterske struje o frekvenciji prikazane su na sl. 8-1.
Grafovi (Slika 8-1) pokazuju smanjenje modula prijenosa prema naprijed i povećanje faznog kašnjenja kolektorske struje od struje emitera s povećanjem frekvencije signala. Na graničnoj frekvenciji modul koeficijenta izravnog prijenosa opada za faktor, a kašnjenje faze iznosi 45.
Granična frekvencija f omogućuje vam da prosudite svojstva pojačanja BT u krugu s OB.
Granična frekvencija pri uključivanju sa zajedničkim emiterom . U krugu sa zajedničkim emiterom, svojstva pojačanja BT-a određena su kompleksni koeficijent prijenosa struje baze:
gdje su u kompleksne amplitude struje kolektora i struje baze, respektivno.
Za prijelaz na krug sa zajedničkim emiterom izražavamo u terminima:
Zamjenom (8-2) u formulu (8-6) dobivamo
. (8-7)
Transformirajmo formulu (8-7) unosom bazni omjer prijenosa struje naprijed na niskoj frekvenciji I granična frekvencija u krugu s OEf β = f (1 – 0 ) :
Formula (8-8) ima isti oblik kao (8-2), ali frekvenciju f β desetke do stotine puta niže f . Doista, , i formula za f β ima oblik:
Ali za većinu BT β 0 iznosi desetke do stotine.
Grafovi ovisnosti modula i argumenta kompleksnog koeficijenta strujnog prijenosa baze o frekvenciji imaju isti oblik kao na sl. 8-1 uz zamjenu f na f β . Imajte na umu da se opadanje modula događa na mnogo nižoj frekvenciji od opadanja modula.
Granična frekvencija . Za karakterizaciju frekvencijskih svojstava BT-a često se koristi granična frekvencija. Granična frekvencija f gr je frekvencija signala pri kojoj je modul koeficijenta prijenosa struje baze jednak jedan. Jednadžba za graničnu frekvenciju izvedena je iz njezine definicije:
Gdje .
Zanemarivanje jedinice u usporedbi i korištenje formula f β = f (1 – 0 ) , dobivamo f gr = 0 f . Uzimajući u obzir činjenicu da 0 1 , možemo pretpostaviti da je granična frekvencija gotovo jednaka graničnoj frekvenciji u krugu s OB:
f gr f . (8-10)
Često se u referentnim podacima navodi modul koeficijenta prijenosa bazne struje na visokoj frekvenciji. f. Pod, ispod visoka razumjeti frekvenciju f, zadovoljavajući uvjet f β << f < f gr. Pod ovim uvjetom, granična frekvencija se može lako izračunati formulom
f gr = f . (8-11)
Za opisivanje frekvencijskih svojstava BT-a također se koriste sljedeće:
maksimalna frekvencija generiranja f maks, pri čemu je dobitak snage Kp = 1;
vremenska konstanta povratne petlje r B" C DO .
Statičke karakteristike BT-a u ključnom modu . BT se široko koriste u elektroničkom inženjerstvu 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 koji se temelji na bipolarnom n-p-n tranzistoru (slika 8-2). Osnovna struja ja B nastaje primjenom pozitivnog napona U B na otpornik R B(). napon U BITI silicijski tranzistor u uključenom stanju je približno 0,7 V. Struja baze uzrokuje pojavu struje kolektora ja DO teče kroz otpor opterećenja R DO .
U otvorenom stanju ključa na samom tranzistoru, napon U EC treba biti što manji, što odgovara načinu zasićenja.
Ako je bazna struja nula, tada je tranzistor u režimu prekida, a kroz otpor opterećenja teče neznatna struja curenja, jednaka ja KB0 (B + 1). Ovo stanje tranzistorske sklopke je zatvoreno.
Za analizu tranzistora u ključnom modu, konstruiramo liniju opterećenja na obitelji izlaznih I–V karakteristika BT u OE krugu (slika 8-3). Iz slike se vidi da postoji određena minimalna bazna struja ja BG, nazvana granična struja baze, pri kojoj tranzistor prelazi u način zasićenja. Pri nižim baznim strujama ja B
<
ja BG tranzistor je u aktivnom načinu rada ( ja B1 ,
ja B2 ,
ja B3 na sl. 8-3). Pri većim baznim strujama ja B
>
ja BG tranzistor ostaje u modu zasićenja. Granična bazna struja može se izračunati poznavanjem struje zasićenja kolektora ja KN Prema formuli koja vrijedi za aktivni način rada. Napon između kolektora i emitera u načinu zasićenja U KEN obično iznosi desetinke volta i slabo ovisi o struji baze.
Očito, da bi se tranzistor prebacio u način zasićenja, potrebno je primijeniti struju baze koja prelazi struju ograničenja. Karakteristika koja pokazuje koliko puta struja baze premašuje graničnu struju dubina zasićenja:
Proces uključivanja struje kolektora. Vrijeme odgode i vrijeme ruba . Primijenimo korak napona na ulaz tranzistorske sklopke U B >> U BITI. U tom slučaju, struja baze će se odmah povećati s 0 na (slika 8-4 (a)). Pratimo promjenu struje kolektora (sl. 8-4 (b)). Struja kolektora se pojavljuje sa zakašnjenjem t h . Vrijeme odgode t h To je zbog činjenice da je elektronima ubrizganim iz emitera u bazu potrebno neko vrijeme da putuju do kolektorskog spoja. Sljedeće na određeno vrijeme t f dolazi do gotovo eksponencijalnog porasta struje kolektora sve dok ne dosegne struju zasićenja ja KN . t f pozvao vrijeme ispred a obično se mjeri između razina struje kolektora 0,1 ja KN i 0,9 ja KN. Vrijeme fronte određeno je procesom akumulacije manjih neravnotežnih nosača u bazi i ovisi o dubini zasićenja s. Vrijeme fronte je proporcionalno vijeku trajanja manjih neravnotežnih nosača u bazi B a opada s povećanjem dubine zasićenja. Kapacitet kolektora se također povećava t f .
Proces isključivanja struje kolektora. Vrijeme resorpcije i vrijeme pada . Razmotrimo sada procese koji se događaju kada je tranzistorski prekidač isključen. Kada je napon na ulazu ključa U B skoči na nulu ili uzima negativnu vrijednost, bazna struja ne prestaje odmah. Neravnotežni nosači akumulirani u načinu zasićenja stvaraju baznu struju, koja sada ima suprotan smjer (slika 8-5 (a)). Tijekom procesa resorpcije, tranzistor i dalje ostaje u zasićenju za vrijeme resorpcije t R, dok struja kolektora ostaje praktički konstantna i jednaka struji zasićenja: ja DO = ja KN(Slika 8-5 (b)). Tijekom t R koncentracija manjih neravnotežnih naboja u bazi opada gotovo jednoliko i najprije doseže nulu blizu kolektorskog spoja. Stoga, nakon isteka vremena resorpcije, tranzistor prelazi u aktivni način rada. Nakon završetka procesa resorpcije počinje smanjenje struje kolektora. U tom slučaju je u blizini emiterskog spoja još uvijek očuvan određeni naboj neravnotežnih nositelja, koji se smanjuje kako zbog procesa rekombinacije u bazi, tako i zbog njihovog istjecanja iz baze. Ovaj proces se odvija za vrijeme jeseni t cn(Slika 8-5 (b)). Kao rezultat toga, emiterski spoj je također obrnuto prednamješten i kolektorska struja se zaustavlja. Vrijeme resorpcije proporcionalno je vijeku trajanja sporednih nosača u bazi B a povećava se s povećanjem dubine zasićenja s.
Pulsni BT sa Schottky diodom
. Brzo uključivanje i isključivanje tranzistorske sklopke nameće suprotne zahtjeve za dubinu zasićenja. S povećanjem dubine zasićenja s vrijeme porasta se smanjuje, ali se u isto vrijeme povećava vrijeme disipacije pri gašenju. Činjenica je da kada kolektorska struja dosegne zasićenje, akumulacija neravnotežnih nosača u bazi ne prestaje, a ubrizgavanje se događa i iz emiterskog i kolektorskog spoja (oba spoja su prednagnuta). Zadatak je spriječiti daljnje nakupljanje neravnotežnih nosača u bazi nakon prijelaza tranzistora u način zasićenja. Prilično učinkovito rješenje ovog problema je korištenje BT sa Schottky diodom (slika 8-6). Varijanta bipolarnog tranzistora sa Schottky diodom obično se naziva Schottkyjev tranzistor. Suvremena tehnologija za proizvodnju integriranih sklopova olakšava implementaciju takve kombinacije.
Budući da je napon kolektorskog spoja silicijskog tranzistora u načinu zasićenja 0,7 V, a Schottky dioda (0,2 ... 0,4) V, kolektorski spoj pristrasan tako malim naponom naprijed praktički ne uzrokuje ubrizgavanje ne -ravnotežni nosači, čime se smanjuje vrijeme resorpcije t R .
Za izračunavanje granične frekvencije potrebno je poznavati kapacitete barijera 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 zadani prednji napon emiter-baza U (0,5 V).
Proračun je pokazao da je kapacitet emitera manji od navedenog. Ako se pokazalo da je veći, potrebno je smanjiti područje emitera ili koncentraciju nečistoća u emiteru.
Izračunajte otpor emitera. Jednaka je zbroju otpora tijela emitera rte i diferencijalnog otpora u radnoj točki red. Budući da je granična frekvencija postavljena na struju emitera od 0,5 A, diferencijalni otpor se određuje na toj struji.
Pronađite otpor tijela emitera.
Izračunajte diferencijalni otpor emitera.
Izračunajte otpor emitera.
Izračunajte 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).
Odrediti 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 širenje SCR-a u područje kolektora pri tom naponu.
Osnovni otpor je neki učinkovit otpor baznoj izmjeničnoj struji između jastučića i središta emitera. Uključuje tri serijski spojena otpora: otpor kontakata baze, otpor pasivnog područja baze (između ruba emitera i najbližeg ruba jastučića), otpor aktivnog područja baze ( između središta i rubova emitera).
Izračunajmo otpor aktivne baze, uzimajući u obzir činjenicu da postoji niska razina ubrizgavanja. Pri visokoj razini ubrizgavanja, otpor aktivne baze se smanjuje (modulacija otpora baze). U ovom slučaju, može se izračunati, na primjer, kao u .
Izračunajte otpor pasivne baze
Izračunajte otpor kontakata baze. Tipična vrijednost kontaktnog otpora
Ukupni otpor baze je
Granična frekvencija u krugu sa zajedničkim emiterom približno je jednaka graničnoj frekvenciji u krugu sa zajedničkom bazom. Granična frekvencija može se izračunati određivanjem vremenske konstante prijelaza u krugu zajedničke baze. Vremenska konstanta je zbroj vremenske konstante emitera Re Ce, vremenske konstante kolektora (rk + rb)Ck, osnovnog vremena leta prb i kolektorskog SCR vremena leta prk.
Izračunajmo vrijeme leta kolektorskog spoja za napon između kolektora i baze Ukbfg. Postavimo pokretljivost elektrona u kolektoru na k = 1500 cm2/(Vs). Za izračunavanje vremena leta najprije odredimo širinu kolektora SCR Lk1.
Vrijeme leta kolektorskog spoja nalazi se kako slijedi
Dobivena vrijednost može biti pogrešna ako elektroni u SCR dosegnu graničnu brzinu u siliciju Vs jednaku 107 cm/s. Provjerimo 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 granici. Za određivanje vremena leta potrebno je širinu SCR-a podijeliti s graničnom brzinom.
Prilikom izračunavanja vremena leta elektrona u bazi potrebno je uzeti u obzir nejednoliku raspodjelu nečistoće što dovodi do pojave električnog polja u bazi. Da bismo to uzeli u obzir, koristi se koncept faktora polja u bazi. Faktor polja uvodi se za procjenu jačine utjecaja ubrzavajućeg polja u bazi na gibanje manjinskih nositelja. Pokazuje koliko je puta razlika potencijala u bazi, koja je nastala zbog ugrađenog polja, veća od toplinskog potencijala t. Faktor polja treba uzeti u obzir samo pri niskim razinama ubrizgavanja.
Kako se frekvencija povećava, parametri tranzistora se dramatično mijenjaju. Najvažnija je frekvencijska ovisnost koeficijenta prijenosa struje emitera α (ili baze β). Može se pokazati da:
Ovo je složena veličina. Karakteriziran modulom α(ω) i fazom φ α:
Iz formule se vidi da s rastom ω α - opada, t.j. kako raste ω, proces rekombinacije nositelja u bazi se povećava.
Svojstva frekvencije tranzistora poboljšavaju se smanjenjem debljine baze w a s porastom koeficijenta difuzije D manji nosioci naboja:
Istodobno, treba uzeti u obzir da se smanjenjem debljine baze povećava njegov volumenski otpor, a to je loše.
Što je veća mobilnost nosača naboja, to su veća frekvencijska svojstva tranzistora.
Zato p-r-p tranzistori su veće frekvencije od r-p-r, jer pokretljivost elektrona je veća od pokretljivosti rupa.
Silicijski tranzistori imaju manju pokretljivost nosača, te su stoga manje visokofrekventni od germanijevih tranzistori, pod uslovom da su sve ostale jednake.
Frekvencije na kojima se modul koeficijenta prijenosa struje emitera α(ω) smanjuje za faktor √2 (3dB) 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 pri niskoj frekvenciji (ω=0).
Treba napomenuti da će tranzistori izrađeni od istog materijala, ali s različitom debljinom baze, imati različite f α .
Može se pokazati da je granična frekvencija u OB krugu jednaka:
Za dobivanje visokih frekvencija, na primjer, za germanij Ge f α = Potrebno je 100 MHz w < 4 µm.
Granične frekvencije povezane su s difuzijskim kapacitetom emitera C ed omjer:
Za inženjerske izračune možete koristiti formulu:
Dakle, amplituda i fazno-frekventne karakteristike koeficijenta prijenosa izgledaju kao na slici (puna linija označava stvarne ovisnosti izračunate pomoću točnijih formula, isprekidana linija označava one izračunate):
bazni omjer prijenosa struje (β) u krugu zajedničkog emitera ovisi o frekvenciji jače nego α u zajedničkoj osnovnoj shemi.
To nije zbog smanjenja α, već zbog povećanja φ α . Na niskim frekvencijama, struja ja DO I ja E su u fazi:
Na visokim frekvencijama, struja ja DO počinje zaostajati ja E i smanjenje apsolutne vrijednosti, a ja 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 krugu s OE je približno (1 + β 0)-put manja od granične frekvencije koeficijenta prijenosa struje emitera u krugu s 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 krugu 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 IZ do - (p.s).
U određivanju maksimalne frekvencije generiranja, vremenska konstanta povratnog kruga počinje igrati važnu ulogu r" b IZ do .
Za povećanje f maks treba povećati f α i smanjiti r" b IZ do .
3. granična frekvencija f α koeficijent prijenosa struje u krugu sa zajedničkom bazom, na kojoj je α \u003d 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 krugu sa zajedničkim emiterom, na kojem je β = 0,7 β 0:
Odaberite f α ≥(3÷ 4) f gornji brkovi
Prilikom odabira vrste tranzistora za širokopojasno pojačalo, uzmite u obzir sljedeće:
1. Tranzistor mora biti dovoljno velik f α , što umanjuje izobličenje frekvencije stupnja pojačala. Obično f α ≥ (3 ÷4) f u , gdje f u je specificirana gornja frekvencija širine pojasa pojačala.
2. Tranzistor bi trebao biti što veći f β , što povećava pojačanje pozornice. U tom slučaju poželjno je imati najmanji mogući raspon u ovom parametru.
Da. tranzistor za rad na visokim frekvencijama mora imati malu debljinu baze (w), niski otpor osnovnog volumena (r" b ) i malog kapaciteta IZ do . Ovi zahtjevi su kontradiktorni, jer:
smanjenje w uzrokuje povećanje r" b ;
smanjenje G" b uzrokuje povećanje IZ do (jer se koncentracija nečistoća u bazi povećava) i smanjuje probojni napon kolektora U do uzorci .
U tom smislu, granične frekvencije tranzistora bez drifta su relativno niske.
Kako frekvencija raste, svojstva pojačanja tranzistora se pogoršavaju. To se događa uglavnom iz dva razloga. Prvi razlog je inercija procesa difuzije, što uzrokuje kretanje rupa kroz bazu do kolektora.
Za usmjereni prijenos čestica potrebno je da njihova koncentracija opada u smjeru prijenosa. Struja rupe u blizini emiterskog i kolektorskog spoja proporcionalna je gradijentu koncentracije rupa u tim presjecima, t.j. proporcionalan je nagibu tangente povučene na krivulju raspodjele koncentracije u odgovarajućim točkama.
S 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. Pri visokoj frekvenciji amplituda kolektorske struje opada, a ona zaostaje u fazi sa strujom emitera (slika 4.18). Posljedično, s povećanjem frekvencije titranja, pojačavajuća svojstva tranzistora se pogoršavaju.
Pad pojačanih svojstava tranzistora s povećanjem frekvencije očituje se u ovisnosti koeficijenata prijenosa struje emitera i baze o frekvenciji (slika 4.19).
Frekvencija na kojoj modul koeficijenta prijenosa struje emitera pada za 3 dB (u puta) u odnosu na njegovu niskofrekventnu vrijednost naziva se granična frekvencija koeficijenta prijenosa struje emitera ili . Ovisno o frekvenciji, 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 pada za 3 dB (u puta), u usporedbi s njegovom niskofrekventnom vrijednošću, naziva se granična frekvencija koeficijenta prijenosa struje baze ().
Na primjer, neka = 0,99, a zatim . Na graničnoj frekvenciji, na istoj frekvenciji, što odgovara smanjenju vremena.
Iz ovog primjera se vidi da su frekvencijska svojstva tranzistora u OE krugu lošija. Granična frekvencija u krugu s OE je približno jedan puta niža nego u krugu s OB.
Prilikom izračunavanja sklopova, granična frekvencija koeficijenta prijenosa struje u krugu s OE () često se koristi kao parametar, pri čemu modul koeficijenta prijenosa struje baze postaje jednak jedan (slika 4.19, b). Frekvenciju je lakše izmjeriti nego graničnu frekvenciju. Stoga se u referentnim knjigama obično daje vrijednost. Postoji odnos između granične frekvencije koeficijenta prijenosa struje u krugu s OE () i odgovarajuće granične frekvencije:
Gif align=right>Kašnjenje kolektorske struje u odnosu na emiter na visokoj frekvenciji ilustrira se vektorskim dijagramom struja u tranzistoru (slika 4.20). Veća frekvencija signala odgovara većem kutu kašnjenja. Iz vektorskih dijagrama se može vidjeti da se s povećanjem frekvencije povećava kut kašnjenja, smanjuje se modul struje kolektora, a time i koeficijentni modul, ali modul struje baze raste još brže, pa se stoga i modul koeficijenta jednako brzo smanjuje:
Drugi razlog koji pogoršava svojstva pojačanja tranzistora s povećanjem frekvencije je kapacitet barijere kolektorskog spoja.
U ekvivalentnom krugu stupnja pojačala na tranzistoru s OB (sl. 4.21) za visoke frekvencije vidi se da kapacitivnost šantira otpor (otpori i mogu se zanemariti, jer su veliki u usporedbi s i ). Uobičajeno možemo pretpostaviti da je ranžirni učinak kapacitivnosti primjetan kada njegov otpor postane manji od ranžiranog, t.j.
Ako prihvatite = 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 učinak Ck; - parametar tranzistora, nazvan vremenska konstanta povratnog kruga na visokoj frekvenciji.
Manje , što više, tj. što je viša granična frekvencija kolektorskog kruga.
Treba napomenuti da na tim frekvencijama tranzistor još uvijek može pojačavati i stvarati električne oscilacije. Oscilator je pojačalo sa zatvorenom pozitivnom povratnom spregom, kada se signal s izlaza samog pojačala primjenjuje 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 sve sklopove tranzistora i definirana je kao
. (4.42)
Maksimalna frekvencija generiranja je najveća frekvencija na kojoj tranzistor može generirati u oscilatorskom krugu .
Stoga je jedan od glavnih razloga za ograničavanje gornje granice frekvencije rada tranzistora prisutnost difuzijskog kapaciteta emiterskog spoja i, kao rezultat, inercija difuzijskog procesa u bazi. Jasno je da tranzistori male snage s točkastim emiterskim spojem i tankom bazom imaju veće frekvencije od moćnih spojnih tranzistoria dizajniranih za visoke napone, t.j. sa širom bazom.
Za poboljšanje frekvencijskih svojstava tranzistora potrebno je natjerati da se manjinski nosači ubrizgani u bazu brže kreću prema kolektorskom spoju. Da bi se to postiglo, baza nekih tranzistora je neravnomjerno dopirana: jača na emiterskom spoju i slabija na kolektoru. U rezu
U konačnici, koncentracija većinskih nositelja je povećana na emiterskom spoju, a smanjena na spoju kolektora.
Kada se unutar baze uspostavi ravnotežno stanje, neki od većinskih nositelja difundiraju od emiterskog spoja do kolektorskog spoja. Nekompenzirani ioni nečistoća ostaju u blizini emiterskog spoja, a višak većinskih nositelja nastaje u blizini kolektorskog spoja. U bazi se pojavljuje difuzijsko električno polje, koje za 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 pomaknut će se od emiterskog spoja do kolektorskog spoja ne samo zbog difuzije, već i zbog drifta, t.j. brže. Takvi tranzistori se nazivaju zanositi Za razliku od bez zanošenja , čija je baza jednoliko dopirana. Frekvencijska svojstva drift tranzistora su mnogo bolja.
