Calculul frecvenței de tăiere. Dependența parametrilor tranzistorului de frecvență

Cursul 8. Proprietățile de frecvență ale tranzistoarelor bipolare. BT funcționează în modul cheie. Procese tranzitorii.

Caracteristicile muncii tranzistor bipolar la frecvente inalte

Limitarea frecvenței atunci când este pornit cu o bază comună

Limitarea frecvenței atunci când este pornit cu un emițător comun

Frecvența de tăiere

Caracteristicile statice ale BT în modul cheie

Procesul de includere curent de colector... Timp de întârziere și timp de margine

Procesul de oprire a curentului de colector. Timpul de resorbție și timpul de dezintegrare

Pulse BT cu dioda Schottky

Caracteristici ale funcționării unui tranzistor bipolar la frecvențe înalte ... Procesele fizice din BT nu au loc instantaneu. Când frecvența semnalului devine proporțională cu timpul proceselor fizice principale (timpul de zbor al purtătorilor prin bază, timpii de reîncărcare a condensatorilor joncțiunilor pn), proprietățile de amplificare ale BT se deteriorează. Pentru a analiza funcționarea unui tranzistor cu semnale de înaltă frecvență se folosesc modele dinamice, care diferă de cele statice prin luarea în considerare a influenței capacităților joncțiunilor. În acest caz, capacitățile de barieră ale joncțiunilor descriu procese similare cu supraîncărcarea condensatoarelor convenționale, iar capacitățile de difuzie cauzate de acumularea și dizolvarea purtătorilor de neechilibru, iau în considerare simultan viteza finală a mișcării lor.

Limitarea frecvenței atunci când este pornit cu o bază comună ... Timpul finit de mișcare a purtătorilor minori de sarcină neechilibrați prin bază duce la o întârziere de fază a curentului de colector față de curentul de bază, prin urmare raportul de transfer al curentului direct al emițătorului devine complex:

unde și sunt amplitudinile complexe ale curentului colectorului și, respectiv, curentului emițătorului.

Dacă notăm  0 raportul înainte de frecvență joasă, atunci aproximarea dependenței de frecvență folosind o legătură de ordinul întâi poate fi reprezentată ca:

Unde j- unitate imaginară,

f- frecventa semnalului,

f  - frecvența de limitare a BT într-un circuit cu o bază comună.

Din formula 8-2 găsim modulși argument  un integrat coeficient transmitere

Dependența modulului și argumentul coeficientului de transfer direct al curentului emițătorului de frecvență sunt prezentate în Fig. 8-1.

Graficele (Fig. 8-1) arată o scădere a modulului coeficientului de transfer direct și o creștere a întârzierii de fază a curentului colector de la curentul emițătorului cu o creștere a frecvenței semnalului. La frecvența limită, modulul coeficientului de transfer direct scade cu un factor, iar decalajul de fază este de 45.

Frecvență de limitare f  vă permite să judecați proprietățile de amplificare ale BT în circuitul cu OB.

Limitarea frecvenței atunci când este pornit cu un emițător comun ... Într-un circuit cu un emițător comun, proprietățile de amplificare ale BT sunt determinate de raport complex de transfer de curent direct al bazei:

unde și sunt amplitudinile complexe ale curentului de colector și respectiv curentului de bază.

Pentru a merge la un circuit cu un emițător comun, îl exprimăm în termeni:

Înlocuind (8-2) în formula (8-6), obținem

. (8-7)

Transformăm formula (8-7) introducând raportul de transfer direct al curentului de bază la frecvență joasăși frecvența limită într-un circuit cu OEf β = f  (1 –  0 ) :

Formula (8-8) are aceeași formă ca (8-2), dar frecvența f β de zeci - sute de ori mai mic f  ... Într-adevăr, iar formula pentru f β ia forma:

Dar majoritatea BT-urilor β 0 este zeci - sute.

Graficele dependenței modulului și argumentul coeficientului de transfer al curentului de bază complexă pe frecvență au aceeași formă ca în Fig. 8-1 cu înlocuire f  pe f β ... Rețineți că decăderea modulului are loc la o frecvență mult mai mică decât decăderea modulului.

Frecvența de tăiere ... Pentru a caracteriza proprietățile de frecvență ale BT, frecvența de tăiere este adesea folosită. Frecvența de tăiere f GR Este frecvența semnalului la care modulul raportului de transfer al curentului de bază este egal cu unu. Ecuația frecvenței de tăiere se obține din definiția acesteia:

Unde .

Neglijând unitatea versus și folosind formule f β = f  (1 –  0 ) , primim f GR =  0 f  . Având în vedere că  0  1 , putem presupune că frecvența de tăiere este practic egală cu frecvența de tăiere în circuitul cu OB:

f GR  f  . (8-10)

Adesea, datele de referință oferă modulul raportului de transfer al curentului de bază la frecvență înaltă. f... Sub înaltînțelegeți frecvența f satisfacerea conditiei f β << f < f GR... În această condiție, frecvența de tăiere poate fi calculată cu ușurință prin formula

f GR = f . (8-11)

Următoarele sunt, de asemenea, folosite pentru a descrie proprietățile de frecvență ale BT:

frecventa maxima de generare f max, la care câștigă putere Kp = 1;

constanta de timp a buclei de feedback r B" C LA .

Caracteristicile statice ale BT în modul cheie ... BT sunt utilizate pe scară largă în inginerie electronică ca comutatoare cu tranzistori. Sarcina cheie este de a furniza tensiunea maximă de sarcină în starea deschisă și curentul minim de sarcină în starea închisă.

Luați în considerare circuitul unui comutator cu tranzistor pe un tranzistor bipolar n-p-n (Fig. 8-2). Curentul de bază eu B creat prin aplicarea unei tensiuni pozitive U B pe rezistor R B(). Voltaj U FI tranzistorul de siliciu în stare deschisă este de aproximativ 0,7 V. Curentul de bază provoacă apariția unui curent de colector eu LA curgând prin rezistența de sarcină R LA . În starea deschisă a cheii de pe tranzistorul în sine, tensiunea U CE ar trebui să fie cât mai mic posibil, ceea ce corespunde regimului de saturație.

Dacă curentul de bază este zero, atunci tranzistorul este în modul de întrerupere și un curent de scurgere mic trece prin rezistența de sarcină, egal cu eu KB0 (B + 1). Această stare a comutatorului tranzistorului este închisă.

Pentru a analiza tranzistorul în modul cheie, vom construi o linie de sarcină pe familia de caracteristici de ieșire I – V ale BT în circuitul OE (Fig. 8-3). Din figură se poate observa că există un anumit curent minim de bază eu BG, numit curent de bază, la care tranzistorul intră în modul de saturație. La curenți de bază mai mici eu B < eu BG tranzistorul este în modul activ ( eu B1 , eu B2 , eu B3în fig. 8-3). La curenți de bază mai mari eu B > eu BG tranzistorul rămâne în modul de saturație. Limita curentului de bază poate fi calculată cunoscând curentul colectorului de saturație eu KN conform formulei valabile pentru modul activ. Tensiune între colector și emițător în modul de saturație U KEN este de obicei zecimi de volt și depinde slab de curentul de bază.

Evident, pentru a transfera tranzistorul în modul de saturație, este necesar să se furnizeze un curent de bază care depășește curentul de limită. Caracteristica care arată de câte ori curentul de bază depășește curentul de limită este adâncimea de saturație:

Procesul de pornire a curentului colectorului. Timp de întârziere și timp de margine ... Să aplicăm o treaptă de tensiune la intrarea comutatorului tranzistorului U B >> U FI... În acest caz, curentul de bază va crește imediat de la 0 la (Fig. 8-4 (a)). Să urmărim modificarea curentului colectorului (Fig. 8-4 (b)). Curentul colectorului apare cu întârziere t s . Timp de intarziere t s datorită faptului că electronii injectați de la emițător în bază durează ceva timp pentru a zbura către joncțiunea colectorului. Mai departe pe o perioadă de timp t f are loc o creştere aproape exponenţială a curentului de colector până la atingerea curentului de saturaţie eu KN . t f numit timp frontalși se măsoară de obicei între nivelurile curentului de colector de 0,1 eu KNși 0,9 eu KN... Timpul frontal se datorează procesului de acumulare a purtătorilor minoritari de neechilibru în bază și depinde de adâncimea de saturație. s... Timpul frontal este proporțional cu durata de viață a purtătorilor minoritari de neechilibru din bază  Bși scade odată cu creșterea adâncimii de saturație. Crește și capacitatea colectorului t f .

Procesul de oprire a curentului de colector. Timpul de resorbție și timpul de dezintegrare ... Să luăm acum în considerare procesele care apar atunci când comutatorul tranzistorului este oprit. Când tensiunea la intrarea cheii U B se întoarce brusc la zero sau capătă o valoare negativă, curentul de bază nu se oprește imediat. Purtătorii de neechilibru acumulați în modul de saturație creează un curent de bază, care are acum direcția opusă (Fig. 8-5 (a)). În timpul procesului de resorbție, tranzistorul rămâne în modul de saturație pt timpul de resorbție t R, în timp ce curentul colectorului rămâne practic constant și egal cu curentul de saturație: eu LA = eu KN(Figura 8-5 (b)). Pe parcursul t R concentrația sarcinilor minore de neechilibru în bază scade aproape uniform și ajunge la zero mai întâi în apropierea joncțiunii colectorului. Prin urmare, după ce timpul de resorbție a trecut, tranzistorul intră în modul activ. După încheierea procesului de resorbție, curentul colectorului începe să scadă. În acest caz, o anumită sarcină de purtători de neechilibru este încă reținută în apropierea joncțiunii emițătorului, care scade atât datorită proceselor de recombinare din bază, cât și datorită fluxului lor de la bază. Acest proces are loc în urmă toamna t cn(Figura 8-5 (b)). Ca rezultat, joncțiunea emițătorului este, de asemenea, polarizată invers și curentul colectorului încetează. Timpul de resorbție este proporțional cu durata de viață a purtătorilor minoritari din baza de date  Bși crește odată cu creșterea adâncimii de saturație s.

Pulse BT cu dioda Schottky ... Pornirea și oprirea rapidă a comutatorului tranzistorului impun cerințe opuse asupra adâncimii de saturație. Odată cu creșterea adâncimii de saturație s timpul de creștere este redus, dar în același timp crește timpul de absorbție la oprire. Faptul este că atunci când curentul colectorului ajunge la saturație, procesul de acumulare a purtătorilor de neechilibru în bază nu se oprește, iar injecția are loc atât din joncțiunile emițătorului, cât și din colector (ambele joncțiuni sunt polarizate direct). Sarcina este de a preveni acumularea în continuare a purtătorilor de neechilibru în bază după ce tranzistorul intră în modul de saturație. O soluție destul de eficientă la această problemă este utilizarea unui BT cu o diodă Schottky (Fig. 8-6). O variantă a unui tranzistor bipolar cu o diodă Schottky este de obicei numită tranzistor Schottky. Tehnologia modernă pentru fabricarea circuitelor integrate face destul de ușoară implementarea unei astfel de combinații.

Deoarece tensiunea de joncțiune a colectorului unui tranzistor de siliciu în modul de saturație este  0,7 V, iar dioda Schottky este (0,2 ... 0,4) V, joncțiunea colectorului deplasată de o tensiune directă atât de scăzută practic nu provoacă injectarea purtătorilor de neechilibru. , reducând astfel timpul de resorbție t R .

Odată cu creșterea frecvenței, proprietățile de amplificare ale tranzistorului se deteriorează. Acest lucru se datorează în principal două motive. Primul motiv este inerția procesului de difuzie, care provoacă mișcarea găurilor prin bază către colector.

Pentru transferul direcționat al particulelor, este necesar ca concentrația acestora să scadă în direcția de transfer. Curentul de găuri din apropierea joncțiunilor emițătorului și colectorului este proporțional cu gradientul de concentrație al găurii în aceste secțiuni transversale, de exemplu. proporţional cu unghiul de înclinare al tangentei trasate la curba de distribuţie a concentraţiei în punctele corespunzătoare.

Odată cu o schimbare rapidă a curentului de injecție, se modifică concentrația orificiilor la joncțiunea emițătorului. Dar procesul de modificare a concentrației găurii nu se poate răspândi imediat la întreaga bază și nu poate ajunge la joncțiunea colectorului.

Modificările rapide ale concentrației găurilor la joncțiunea emițătorului ajung la joncțiunea colectorului cu o întârziere și sunt reduse în amplitudine. La o frecvență înaltă, amplitudinea curentului de colector scade și acesta rămâne în urmă în fază cu curentul emițătorului (Fig. 4.18). În consecință, odată cu creșterea frecvenței de oscilație, proprietățile de amplificare ale tranzistorului se deteriorează.

Scăderea proprietăților de amplificare ale tranzistorului cu frecvența crescândă se manifestă prin dependența emițătorului și a coeficienților de transfer al curentului de bază de frecvență (Fig. 4.19).

Frecvența la care modulul raportului de transfer al curentului emițătorului scade cu 3 dB (în timp) în comparație cu valoarea sa de joasă frecvență se numește frecvența limită a raportului de transfer al curentului emițătorului sau. În funcție de frecvență, frecvența joasă (< 3 МГц), среднечастотные

(3MHz< < 30 МГц), высокочастотные (30 МГц < < 300 МГц) и сверхвысокочастотные ( >300 MHz) tranzistoare.

Frecvența la care modulul raportului de transfer al curentului de bază scade cu 3 dB (în timp), în comparație cu valoarea sa de frecvență joasă, se numește frecvența limită a raportului de transfer al curentului de bază ().

De exemplu, fie = 0,99, atunci. La frecvența limită, la aceeași frecvență, ceea ce corespunde unei scăderi a timpilor.

Acest exemplu arată că proprietățile de frecvență ale tranzistorului din circuitul OE sunt mai proaste. Frecvența de limitare în circuitul cu OE este de aproximativ o ori mai mică decât în ​​circuitul cu OB.

La calcularea circuitelor, frecvența limită a raportului de transfer al curentului într-un circuit cu un OE () este adesea folosită ca parametru, la care modulul raportului de transfer al curentului de bază devine egal cu unitatea (Fig.4.19, b). Frecvența este mai ușor de măsurat decât frecvența de tăiere. Prin urmare, cărțile de referință dau de obicei o valoare. Există o relație între frecvența de tăiere a raportului de transfer de curent în circuitul cu OE () și frecvența de tăiere corespunzătoare:

Gif align = right> Întârzierea curentului de colector în raport cu curentul emițătorului la o frecvență înaltă este ilustrată de diagrama vectorială a curenților din tranzistor (Fig. 4.20). O frecvență mai mare a semnalului corespunde unui unghi de întârziere mai mare. Din diagramele vectoriale se poate observa că odată cu creșterea frecvenței, unghiul de întârziere crește, modulul curentului colectorului scade și, prin urmare, modulul coeficientului, dar modulul curentului de bază crește și mai repede și, prin urmare, modulul coeficientului scade la fel de repede:

Al doilea motiv care înrăutățește proprietățile de amplificare ale tranzistorului cu creșterea frecvenței este capacitatea de barieră a joncțiunii colectorului.

În circuitul echivalent al etajului de amplificare pe un tranzistor cu OB (Fig.4.21) pentru frecvențe înalte, se poate observa că capacitatea șuntează rezistența (rezistențele și pot fi neglijate, deoarece sunt mari în comparație cu și). În mod convențional, putem presupune că efectul de șuntare al capacității se dovedește a fi vizibil atunci când rezistența acesteia devine mai mică decât cea de șunt, adică.

Daca accepti = 0, atunci proprietățile de frecvență ale circuitului colector al tranzistorului însuși pot fi estimate folosind egalitatea:

Sau, (4,41)

unde este frecvența unghiulară, pornind de la care trebuie luat în considerare efectul de manevră CK; - parametrul tranzistorului, numit constanta de timp a circuitului de feedback la frecventa mare.

Mai putin , cu atât mai mult, adică cu atât frecvența de tăiere a circuitului colector este mai mare.

Trebuie remarcat faptul că la aceste frecvențe tranzistorul poate încă amplifica și genera vibrații electrice. Un oscilator este un amplificator cu un feedback pozitiv închis, atunci când un semnal de la ieșirea amplificatorului însuși este alimentat la intrare, iar amplificatorul se „rodează” în sine.

Dar există o anumită frecvență maximă (sau frecvență de generare) la care câștigul de putere al tranzistorului devine egal cu unitatea = 1. La frecvențe mai mari, tranzistorul își pierde în cele din urmă proprietatea de amplificare. Această frecvență este aceeași pentru toate circuitele de comutare a tranzistorului și este definită ca

. (4.42)

Frecvența maximă de oscilație este cea mai mare frecvență la care tranzistorul este capabil să o genereze în circuitul oscilatorului .

În consecință, unul dintre principalele motive pentru limitarea limitei superioare de frecvență a funcționării tranzistoarelor este prezența capacității de difuzie a joncțiunii emițătorului și, în consecință, inerția procesului de difuzie în bază. Este clar că tranzistoarele de putere redusă cu o joncțiune de emițător punctual și o bază subțire au o frecvență mai mare decât tranzistoarele de joncțiune de mare putere proiectate pentru tensiuni înalte, de exemplu. cu o bază mai largă.

Pentru a îmbunătăți proprietățile de frecvență ale tranzistoarelor, este necesar ca purtătorii minoritari injectați în bază să se deplaseze mai repede spre joncțiunea colectorului. Pentru aceasta, baza unor tranzistoare este dopată neuniform: mai puternică la joncțiunea emițătorului și mai slabă la joncțiunea colectorului. În res
Ultimul, la joncțiunea emițătoare este crescută concentrația purtătorilor majoritari, iar la joncțiunea colector este scăzută.

Când se stabilește o stare de echilibru în interiorul bazei, o parte din purtătorii majoritari difuzează de la joncțiunea emitor la joncțiunea colector. Ionii de impurități necompensați rămân în apropierea joncțiunii emițătorului și se formează un exces de purtători majoritari în apropierea joncțiunii colectorului. În bază apare un câmp electric de difuzie, care pt p-n-p- tranzistorul este direcționat de la joncțiunea emițătorului către joncțiunea colector. Acest câmp se accelerează pentru purtătorii minoritari care se deplasează de la joncțiunea emitor la joncțiunea colector.

Găurile injectate în bază se vor deplasa de la joncțiunea emițător la joncțiunea colector nu numai din cauza difuziei, ci și din cauza derivării, adică. mai repede. Se numesc astfel de tranzistori derivă Spre deosebire de fără deriva , a cărui bază este aliată uniform. Proprietățile de frecvență ale tranzistorilor de deriva sunt mult mai bune.

Pentru a calcula frecvența de tăiere este necesar să se cunoască capacitățile de barieră ale joncțiunilor și rezistențele bazei, emițătorului și colectorului. Capacitatea joncțiunii colectorului este cunoscută. Să calculăm capacitatea de barieră a joncțiunii emițătorului. Pentru a face acest lucru, este necesar să determinați aria suprafeței laterale a emițătorului.

Să calculăm capacitatea de barieră a joncțiunii emițătorului pentru o anumită tensiune directă emițător-bază U (0,5 V).

Calculul a arătat că capacitatea emițătorului este mai mică decât cea specificată. Dacă s-a dovedit a fi mai mare, ar fi necesar să se reducă aria emițătorului sau concentrația de impurități în emițător.

Să calculăm rezistența emițătorului. Este egal cu suma rezistențelor corpului emițătorului rte și a rezistenței diferențiale la punctul de funcționare roșu. Deoarece frecvența de tăiere este setată la un curent de emițător de 0,5 A, rezistența diferențială este determinată la acest curent.

Să găsim rezistența corpului emițătorului.

Să calculăm rezistența diferențială a emițătorului.

Să calculăm rezistența emițătorului.

Să calculăm rezistența corpului colector rk. Viteza tranzistorului și căderea de tensiune pe el în stare saturată depind de rezistența corpului colector. Prin urmare, ar trebui să fie cât mai mic posibil. Să presupunem că mobilitatea electronilor în stratul epitaxial al colectorului este nk = 1500 cm2 (Vs).

Să determinăm rezistența specifică a colectorului.

Să calculăm rezistența nemodulată a stratului epitaxial al colectorului ținând cont de expansiunea SCR în regiunea colectorului. Frecvența de tăiere este setată la o tensiune colector-bază egală cu 5 V. Prin urmare, vom calcula expansiunea SCR în regiunea colectorului la această tensiune.

Rezistența de bază este o rezistență eficientă pentru curentul de bază AC între pad și centrul emițătorului. Include trei rezistențe conectate în serie: rezistența contactelor de bază, rezistența regiunii pasive a bazei (între marginea emițătorului și cea mai apropiată margine a plăcii de contact), rezistența regiunii active a bazei (între centrul și marginile emițătorului).

Să calculăm rezistența bazei active, ținând cont de faptul că există un nivel scăzut de injecție. La un nivel de injecție ridicat, rezistența bazei active scade (modularea rezistenței de bază). În acest caz, poate fi calculat, de exemplu, ca în.

Să calculăm rezistența bazei pasive

Să calculăm rezistența contactelor de bază. Valoarea tipică a rezistenței de contact C aluminiu puternic dopat p-siliciu 10-4 - 10-5 Ohm cm2

Rezistența totală de bază este

Frecvența de tăiere într-un circuit emițător comun este aproximativ egală cu frecvența de tăiere într-un circuit de bază comun. Frecvența de tăiere poate fi calculată prin determinarea constantei de timp tranzitorii în circuitul de bază comun. Constanta de timp este suma constantei de timp a emițătorului Re Ce, a constantei de timp a colectorului (rk + rb) Ck, a timpului de zbor de bază prb și a timpului de zbor al colectorului SCR? Prk.

Să calculăm timpul de zbor al joncțiunii colectorului pentru tensiunea dintre colector și baza Ukbfg. Să stabilim mobilitatea electronilor în colector k = 1500 cm2 / (Vs). Pentru a calcula timpul de zbor, să determinăm mai întâi lățimea colectorului SCR Lk1.

Timpul de zbor al joncțiunii colectorului se găsește după cum urmează

Valoarea obținută poate fi eronată dacă electronii din SCR ating viteza limită în siliciu Vs egală cu 107 cm/s. Să verificăm această stare. Să determinăm viteza de derive a electronilor în SCR

Viteza de derivă depășește limita. Prin urmare, pentru a determina timpul de zbor, ar trebui să plecăm de la faptul că viteza transportatorului este egală cu cea limită. Pentru a determina timpul de zbor, împărțiți lățimea SCR la viteza maximă.

Atunci când se calculează timpul de zbor al unui electron în bază, este necesar să se țină cont de distribuția neuniformă a impurității, ceea ce duce la apariția unui câmp electric în bază. Pentru a ține cont, se folosește conceptul de factor de câmp în bază. Factorul câmp este introdus pentru a estima puterea influenței câmpului de accelerare în baza mișcării purtătorilor minoritari. Arată de câte ori diferența de potențial în bază, care rezultă din câmpul încorporat, este mai mare decât potențialul termic t. Factorul de câmp trebuie luat în considerare numai atunci când nivelul de injecție este scăzut.

Odată cu creșterea frecvenței, parametrii tranzistorului se schimbă dramatic. Cea mai importantă este dependența de frecvență a coeficientului de transfer al curentului emițătorului α (sau baza β). Se poate arăta că:

Aceasta este o valoare complexă. Se caracterizează prin modulul α (ω) și faza φ α:

Din formula se poate observa că odată cu creșterea ω α - scade, adică. cu creșterea ω, procesul de recombinare a purtătorilor în bază crește.

Proprietățile de frecvență ale tranzistorului sunt îmbunătățite odată cu scăderea grosimii bazei. w iar cu o creştere a coeficientului de difuzie D operatori minoritari de taxe:

Trebuie avut în vedere că odată cu scăderea grosimii bazei, rezistența sa de volum crește, iar acest lucru este rău.

Cu cât mobilitatea purtătorilor de sarcină este mai mare, cu atât sunt mai mari proprietățile de frecvență ale tranzistorilor.

Asa de p-p-p tranzistoarele au o frecvență mai mare decât p-p-p, de cand mobilitatea electronilor este mai mare decât cea a găurilor.

Tranzistoarele cu siliciu au o mobilitate mai mică a purtătorului și, prin urmare, au o frecvență mai mică decât tranzistoarele cu germaniu, toate celelalte fiind egale.

Frecvențele la care modulul coeficientului de transfer al curentului emițătorului α (ω) scade de √2 ori (3dB) în comparație cu valoarea sa la o frecvență joasă se numesc frecvența de tăiere a coeficientului de transfer al curentului emițătorului și se notează f α sau ω α = 2 π f α :

unde α 0 este modulul coeficientului de transfer de curent la frecvență joasă (ω = 0).

Trebuie remarcat faptul că tranzistoarele din același material, dar cu grosimi diferite ale bazei, vor avea diferite f α .

Se poate demonstra că frecvența de tăiere în circuitul cu OB este egală cu:

Pentru a obține frecvențe înalte, de exemplu pentru germaniu Ge f α = 100 MHz necesar w < 4 microni.

Frecvențele de tăiere sunt legate de capacitatea de difuzie a emițătorului C ed raport:

Pentru calculele de inginerie, puteți utiliza formula:

Prin urmare, caracteristicile de amplitudine și fază-frecvență ale coeficientului de transmisie sunt cele prezentate în figură (linia continuă denotă dependențele reale calculate după formule mai precise, linia punctată - cele calculate):

Raportul de transfer al curentului de bază (β) într-un circuit cu un emițător comun depinde mai mult de frecvență decât α într-o schemă cu bază comună.

Aceasta nu este asociată cu o scădere a α, ci cu o creștere a φ α. La frecvențe joase, curentul eu LA și eu E sunt in faza:

La frecvențe înalte, curentul eu LA începe să rămână în urmă în fază eu E și scăderea valorii absolute, a eu b crește de mai multe ori:

Defazare la frecvența ω<0,1ω α (не превышает 7°) можно учесть поправочным коэффициентом:

Frecvența de tăiere a coeficientului de transfer de curent într-un circuit cu OE este de aproximativ (1 + β 0) de ori mai mică decât frecvența de tăiere a coeficientului de transfer de curent al emițătorului într-un circuit cu un OB, adică:

β 0 scade la 0,7 β 0 la frecvență (1-α 0 ) f α și până la 1 pentru | h 21b | = 0,5.

Principalii parametri care caracterizează proprietățile de înaltă frecvență ale tranzistorilor includ frecvențele de limitare și de tăiere, și anume:

frecvență de limitare f T câștig de curent într-un circuit cu un emițător comun (în acest caz, β = h 21e =1);

frecvența de limitare * a câștigului de putere la care k p =1;

Unde f α - în Hz; r" b CU La - (ps).

Constanta de timp a buclei de feedback începe să joace un rol important în determinarea frecvenței maxime de oscilație. r" b CU La .

Pentru crestere f max trebuie să crească f α si reduce r" b CU La .

3.frecvența limită f α coeficient de transfer de curent într-un circuit cu o bază comună, pe care α = 0,7 α 0:

Unde t = 1.2 pentru tranzistoare fără deriva (difuzie);

t = 1.6 pentru tranzistoare cu deriva.

4.frecvența limită f β câștig de curent într-un circuit cu un emițător comun, în care β = 0,7 β 0:

Alege f α ≥ (3 ÷ 4) f mustata superioara

Când alegeți tipul de tranzistor pentru un amplificator de bandă largă, luați în considerare următoarele:

1. Tranzistorul trebuie să aibă o importanță suficientă f α , ceea ce reduce distorsiunea de frecvență a etajului amplificatorului. De obicei f α ≥ (3 ÷ 4) f v , Unde f v -Frecventa superioara specificata a benzii de trecere a amplificatorului.

2. Tranzistorul ar trebui să fie cât mai mare posibil f β , ceea ce măreşte câştigul etapei. În acest caz, este de dorit să existe cea mai mică răspândire posibilă în acest parametru.

Acea. un tranzistor pentru funcționarea la frecvențe înalte trebuie să aibă o grosime mică a bazei (w), rezistivitate de volum scăzută a bazei (r" b ) si capacitate mica CU La . Aceste cerințe sunt contradictorii, deoarece:

scădea w determină o creștere r" b ;

scădea G" b determină o creștere CU La (deoarece crește concentrația de impurități în bază) și reduce tensiunea de avarie a colectorului U La mostre .

În acest sens, frecvențele limitatoare ale tranzistoarelor fără deriva sunt relativ scăzute.