|
| |
  |
Теория строительства Книги и журналы различные температурные зависимости основных параметров затрудняют изготовление комплементарных биполярных транзисторов для радиочастотного диапазона. Мощные биполярные транзисторы обычно работают с относительно большими токами, протекающими через р-п-переходы в открыто! состоянии, и с относительно большими напряжениями, приложенным! к р-п-переходам в закрытом состоянии. При этом дифференциально! сопротивление р-п-переходов, определяемое параллельно включенным! сопротивлениями рекомбинации Гр и диффузионными емкостями Сд в открытом состоянии, относительно мало (близко к короткому замыка-; нию), поскольку Гр О и Сд схз, и, наоборот в закрытом состо-j янии относительно велико (близко к разрыву), поскольку Гр схз и Сд 0. Это позволяет для приближенных инженерных расчетов составлять эквивалентные схемы транзистора в виде комбинации эквивалентных лине!Яных схем для четырех возможных состояни!Я: отсечки, активного, насыщения и инверсного. В частности, на низких частотах можно пользоваться линеаризованными статическими характеристиками. Нелине!лные сво!лства транзистора проявляются главным образом при переходе из одного состояния в другое при некоторых напряжениях на эмиттерном и коллекторном переходе и Ск, близких к напряжению отсечки Еотс, составляющему 0,5...0,7 В для кремниевых и 0,2...0,3 для германиевых транзисторов. Для мощных генераторных транзисторов основным является работа с отсечкой тока в недонапряженном и граничном режимах. При этом транзистор поочередно находится в двух состояниях - отсечки (эмит-терный и коллекторный переходы закрЬ1ть!) и активном (эмиттерный открыт, а коллекторный закрыт). Перенапряженный режим, когда транзистор на некоторую часть периода высокочастотных колебаний попадает в состояние насыщения (оба перехода открыть:), а в ряде схем генераторов и в инверсное состояние (эмиттерный закрыт, коллекторный открыт), как правило, может возникать при рассогласовании нагрузки, в процессе настройки генератора. Специально перенапряженный режим используется только для осуществления коллекторной AM. Работа биполярного транзистора в ключевом режиме рассматривается в § 2.6. На рис. 1.1,а,б \л 1.2,а,б приведены условные обозначения и эквивалентные схемы биполярного транзистора при включении с ОЭ и ОБ, отражающие два его состояния - активное и отсечки. Эквивалентные элементы ГрСд-цепочки, отражающие электрические свойства эмиттерного перехода, в открытом состоянии можно считать; Гр О, Сд схз, в закрытом Гр схз, Сд -» 0. Параллельно добавлены барьерная емкость эмиттерного перехода Сэ и показанное штриховой линией сопротивление утечки Дуэ, которое для мощных генераторных транзисторов составляет всего 1000... 100 Ом и ниже. Активная и пассивная части закрытого коллекторного перехода представлены только барьерными емкостями Ска и Скп- Сопротивление утечки коллекторного перехода обычно велико, и им пренебрегают.  S о- Г- fi т /в "те 
Рис. 1.1 На схемах рис. 1.1,6" и 1.2,5 показаны сопротивление Материала базы Гб, условно разделяющее коллекторный переход на активную и пассивную части, а также эквивалентное стабилизирующее сопротивление в цепи эмиттера Гэ многоэмиттерной структуры и сопротивление тела коллектора Гк. Для транзисторов, работающих приблизительно до 300 МГц, включаемых по схеме с ОЭ, достаточно эквивалентную схему его кристалла на рис. 1.1,5 дополнить индуктивностями выводов Ьэ, Ьб, Ьк- В диапазоне выше 300 МГц учитываются как индуктивности выводов и соединительных проводников, так и паразитные емкости. В качестве примера на рис. 1.3,а приведена схема транзистора с ОЭ с изолированными выводами. Исходная схема на рис. 1.1,5 дополнена емкостью Скэ между эмиттерной и коллекторной площадками кристалла. Индуктивности £б1, Ьэ1, к1 определяются проволочными соединениями Контактных площадок кристалла с контактными площадками корпуса. Емкости Сбо, Сэо, Ско учитывают емкости между корпусом и металлизированными площадками, к которым припаиваются внешние выводы, создающие индуктивности £б2. ъ2< к2- Во "внутрисогласованных" транзисторах LC-элементь! входной и выходной цепей образуют или являются элементами более сложных повышающих сопротивления на внешних выводах транзистора до единиц-десятков ом в рабочей полосе частот. На рис. 1.3,5 показан о -о  KB Son KS  % 3z ht "T I 3 K Ki Цг /fj Рис. 1.3 I I пример эквивалентной схемы такого транзистора с ОБ. Индуктивности Ьэ1. э2. эз. Ьк1. Lk2, образованы параллельным соединением группы проводников, а емкости Ci, Ci и Cri, Ск2 выполняют в виде МОП-конденсаторов. В табл. 1.1 приведены следующие параметры мощных биполярных транзисторов. Первая буква или цифра в наименовании транзистора обозначает материал (кремний либо германий), из которого он сделан. Мощные биполярные транзисторы имеют п-р-п-проводимость. 1. Параметры идеализированных статических характеристик: коэффициент передачи по току /121э0 в схеме с ОЭ на постоянном токе, сопротивление материала базы Гб, стабилизирующее сопротивление в цепи эмиттера Гэ, сопротивление утечки Дуэ эмиттерного перехода. Если значения сопротивлений не приводятся, то надо принять Гэ = О, Дуэ = ОЭ, а сопротивление Гб можно приближенно определить по известным Гк и Ска (см. ниже) или принять равным нулю. Здесь же дается сопротивление насыщения Гнас. когда транзистор находится в состоянии насыщения в схеме с ОЭ или ОБ на низких / < (0,3 121эо)/т и в скобках на высоких / > (3 121эо)/т частотах. На низких частотах величина Гнас может определяться непосредственно по выходным характеристикам «к (ск). На высоких частотах величину Гцас увеличивают в 1,5...3 раза. Это объясняется следующим образом. На высоких частотах при гармоническом напряжении на коллекторе оптимальным можно также считать граничный режим, в котором достигаются мощность и КПД, близкие к максимальным. Однако коэффициент усиления по мощности Кр оказывается значительно меньше, чем тот, который можно достигнуть при работе в недонапряженном режиме, что связано с резким ухудшением усилительных свойств Транзистора при низких остаточных напряжениях на коллекторе вк.ост- Поскольку при работе транзистора на высоких частотах, в том числе вблизи своей верхней частотной границы, Кр снижается до единиц, оптимальным по совокупности КПД, Р\ и Кр оказывается недонапряженный режим с определенным соотношением между Ск.ост и импульсом тока коллектора /кmax, которые и определяют Гнас = Ск.ост/ктах- 2. Высокочастотные параметры: граничная частота передачи по току в схеме с ОЭ /т и барьерные емкости эмиттерного и коллекторного переходов Ск, Сэ при соответствующих напряжениях на переходах Ск и Сэ, постоянная времени коллекторного перехода Гк, позволяющая, если не дается гб, ориентировочно определить гб = Тк/Ска, где Ска = (О, 2 .. .0, 3)Ск - барьерная емкость активной части коллекторного перехода, а также индуктивности выводов L, Le, Ьк- 3. Допустимые параметры: предельное напряжение на коллекторе £кб.доп или £кэ.доп соответственно при включении транзистора с ОБ или ОЭ; кратковременное (импульсное) значение напряжений кб.имп.доп или £кэ.имп.доп; Напряжение коллекторного питания £к.доп; обратное напряжение на эмиттерном переходе £бэ.доп. Фактически при пробое эмиттерного перехода ограничивается значение тока эмиттера.
Таблица 1.1
0 1 [ 2 ] 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||