|
| |
  |
Теория строительства Книги и журналы 1 i- ПАРАМЕТРЫ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ НА НИЗКИХ ЧАСТОТАХ Параметры четырехполюсника, введенiH>ie в гл. 10 для транзистора, работающего в режиме усиления малого сигнала, зависят от физических процессов, протекающих в транзисторе, конструкции частич1ю от геометрии структуры, а также от режима работы транзистора: рабочей T04Kii, частоты, температуры. Если оии к тому же являются характеристическими параметрами готового прибора и задаются разработчиком схем, то для ряда задач (построение схем замещения, простая аппроксимация частотной характеристики, исследование зависимости от рабочей точки, температурные свойства) бывает необходимо зпать связь между эксплуатаппопмымп и «впешнимп» параметрами четырехполюстпа. При этом следует сделать различие между квазпстл-тпческнми (т. е, сколь угодно медлеппымн измепе[П1ЯМп мгновенных зпаче1и-1п) и п строгом смысле дппамическп-мп параметрами (т. е. cko.Uj угодно быстрыми пзмепе-ипями мгповеппых зпачеипн). [Ьплми словами, следус"! различать действительные и комплексные значения параметров четырехполюсников, хотя между теми и другими нельзя провести четкой границы. Параметры четырехполюсника, эквивалентного «внутреннему» транзистору. Приближенные соотношения низкочастотных параметров четырехполюсника, эквивалентного «внутреннему» бездрейфовом у транзистору, в схеме с обиден 6a3oii можно получить из уравиепин (3.26) и (4.35): ed (Тя " o) 4-2(1-1). Аналогичное соотношение можно получить и для дрейфового транзистора: У£идр(1 -М (11.2) Величины проводимости gd дрейфового и бездрейфового транзистора практически не различаются, ао у дрейфового транзистора несколько больше, а кцр существенно мепыпе, чем ки для бездрейфового транзистора. Поэтому элементами 1/12, У22 для дрейфового транзистора часто (а имеппо на высоких частотах) можпо пренебречь.  Пассивная часть Активная часть czD-  Рис. 11.1. Схема замещепня четырехполюсинка: (-1) Кискпдиое вк.1Ючение пасснпиого п активного четырхполюсника; проводимость нп единицу длины i/f идситичи;! крутизне .S.; О то же, ПО н и eiyiao а), только нрая1)ДИМость у". мрцведона к выходным клим.м;и! и вместе с (/. учюпа 1* f/p. Уравнения (11.1) и (11.2), позволяющие определить величины параметров четырехполюсника, основаны па явлениях в модели транзистора и не учитывают индивидуальных особенностей реаль1Ного транзистора. Для разработки универсального метода описания свойств рекомендуется воспользоваться одной из эквивалентных - у- J.. - ----- - г" - -J L V3 " - схем замещений, и5.которых наиболее удобной является схема Зэвелса (рис. 11.1). Ее основные элементы - проводимости эмиттера и коллектора уеУс, коэффициент передачи по напряжению ки и «впутреппяя» крутизна Si = yf. В низкочастотном режиме элементы складываются из ряда компонентов: Se = ged~\~Ser-{Sers-{§ in, где ged - диффузионная проводимость эмиттера; ger - проводимость эмиттера, обусловленная рекомбипацион-иыми утечками; gr.s - проводимость, обусловленная ре-ком бинациопиы ми утечками внутри запираюи;его слоя; gUn - электронный компонент диффузионной проводи- мости со стороны эмиттера ( = grn)\ Яс = gcd -Ь gcr, ged - диффузионная проводимость коллектора; gn- - остаточная проводимость коллектора. Другие соотношения между эксилуатацпоппыми параметрами и элементами схем замещеипя приведены в табл. 11.1, которая паглядио показывает б.чагоирият-пое влияние дрейфового поля па параметры транзистора. Параметры g,j и Sjo пе зависят от фактора поляпг. Параметры четырехполюсника, эквивалентного «внешнему» транзистору. Вследствие ряда причин (например, простоты метода измерения) па практике для исследования низкочастотных свойств применяются пре-имуп1,ествет1о гибридные ( )-параметры. На более высоких частотах рекол1енДуется переходить к г/-параметрам. «Впсшнпп» транзистор в области низких частот отличается от «внутреннего» наличием последовательных сопротивлений и прежде всего сопротивления гь. Для дрейфовых и меза-траизисторов следует принимать во внимание также последовательное сопротивление коллектора Гсс, а иногда также и сопротивление эмиттера. Схема с общей базой. Величина входного сопротивления при коротком замыкании на выходе кць при малых токах эмиттера определяется диффузионным сопротивлением, однако по мере увеличения тока эмиттера существенную роль начинает играть падение напряжения 1ьГь = (1-ао)гь и hiib увеличивается. / Таблица 11.1 СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ ЭЛЕМЕНТАМИ СХЕМ ЗАМЕЩЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ ДЛЯ БЕЗДРЕЙФОВОГО И ДРЕЙФОВОГО ТРАНЗИСТОРА (т-ФАКТОР ПОЛЯ) Параметр Для бездрейфового транзистора {m=.0) Для дрейфового транзистора (m>2) 3 о>, 3 щ - d(l po) = Sd-j £d 0>, eod (J - ?o) od 2" i Га X;. L I sA,W Га ADp 4o> W dU " 2 \ Lp I m od m-Q 2m- I ed m. = Q m=:0 in = Q - - -    замыкании «а ©ьгхбде Й21ь В дишазоие йиаких частот (только!) не зае-йсигот сошротивления fft. Относительно сильное влияние гь оказььвает на.величину коэффициента обратной связи по напряжению hib, поскольку этот Коэффициент кроме «внутренней» составляющей, обусловленной действием эффекта Ирли fei2b=ttao, (lil.3) имеет еще составляющую, пропорциональную гъ: rbigc + Ctogeku). (11.4) При малых токах эмиттера преобладает первая составляющая, прн больших - вторая. Поэтому метод измерения 1иараметра h\2b может быть Июпользоваи для определения сопротивления гь. Выходная проводимость при холостом ходе па входе практилеоки совпадает с «впутренней» проводимостью h22b. Поэтому урав1пение, учитывающее обратную связь по папряжепию, может быть представлено в форме, более удобной для экопериментальных исследований: hi2b - aQku-rbh22b. (11.5) Выходная проводимость {-у22ь) при коротком замыкании па входе отличается от (-h22b) тем значнтел!>нее, чем больн1е эмнттсрН1>и! ток. В первом приближеннн у22ь бол!>Н1е 11221 в cziv раз. Характертлмн особенностями схемь! с общей базой являются относительно !малое >входное и большое выходное сопротивление и то, что коэффициент передачи тока меньше единицы, если в коллекторе не развиваются эффекты умножен ня носителей заряда. Преимущество этой схемы включения состоит в 10м, чю элементы схемы замещения тесно связаны с физическими параметрами, что позволяет найти простую связь меи<ду физическими процессами и электрическими свойствами. Однако практическое применение трааристора большей частью связано со схемой включения с общим эмнт-теромтак как эта схема обладает более благоприятными овойствами для усилительного режима работы транзистора. Схема с общим эмиттером. Сопротивление базы 01ка-зывает влияние только на один из всех гибридных пара- метров: на параметр Лш, в то время как /-параметры все зависят от сопротивления базы. Входная проводимость hue увеличивается по сравнению с hub в 1/(1-ао) раз, так как в данной схеме с помощью малого управляющего тока (тока базы) оказывается такое же воздействие на ток коллектора, какое в схеме с общей базой оказывает ток 1е на ток /с. Наиболее существенно схема с общим эмиттером от схемы с общей базой отличается по величине коэффициента передачи тока h2le= аос, (11.6) который в данном случае может с полным основанием называться «истинным» коэффициентом усиления потоку, так как базовый ток, представляющий собой ток электронов, необходимых для поддержания процесса рекомбинации в базе, составляет только малую долю эмиттерного тока. Коэффициент обратной связи по напряжению hi2c имеет величину иа порядок мсньптую, чем к\2ь- Величина h\2,; определяется соотнон!еиием (11.7) откуда видно, что на низких частотах коэффнцнсит обратной связи определяется не только коэффициентом передачи по напряжению /л,, но п проводимостью рекомбинационных утечек. Выходная проводимость 1ь2-2г больпю /2/> п 1/(1-ао) )аз. Проводимости элементов g[io и g[2r системы -параметров в 1-ао раз меньше проводимости соответствующих элементов для схемы с общей базой. Важно обратить внимание и на смену знака у проводимости g2\e по сравнению с g2ib, что имеет значение для некоторых применений транзисторов (например, в схемах генераторов колебаний). Для схемы с общим коллектором параметры четырехполюсника не играют существенпоп роли. Для этой схемы справедливы следующие равенства: hiie = hi\c\ g22c= - gi\Ъ*1 /Ь2е /Z22c- (11.8) Особенности возникают в связи с определением элементов передачи. Б * частности, величина параметров 21-1323 321 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 |