|
| |
  |
Теория строительства Книги и журналы До tex пор, :Пйка не достигнуто насыщение, Ёремя йа-растащия и время спада совпадают. При входе ib область насыщения -время включения уменьшается, зато время выключения 1Возрастает. На рис. 15.15 представлены некоторые .параметры транзистора как элемента, управляемого зарядом, откуда видно, в частности, что величины ts и тсо ?примерно постоянны при .изменении тока 1с* ЮО г-- TF80 ОС 603 0С830 РЗА ОС 60 0С816 = ОС 87г  Рис. 15.14. Зависимость времени нарастания Ui накопления ) времени спада tГ(~:> •)» времени , , / -t-w.-wn иада 3 - -) от тока вклю- чения и тока выключения 1в для различных германиевых бездрейфовых транзисторов, в схеме с общим эмиттером, управляемой током. При выборе транзистора для (Ключевого режима следует иметь в виду, что бездрейфовые транзисторы из германия и кремния могут быть с успехом применены там, где не требуются чрезвычайно малые времена переключения. преждевременный переход в неуправ)1яемое сбстЬя ние насыщения во м-ногих случаях ограничивает возможности применения транзистора, хотя известны также конструкции мощных и меза-транзисторов, для которых область насыщения не достигается из-за наличия дополнительного диода база - коллектор. Время переключения может увеличиться благодаря индуктивным явлениям в транзисторе. Тсо. ИКС 0С8дЗ   Рис. 15.15. Параметры процесса управления зарядом для различных германиевых бездрейфовых транзисторов: а) заряд Qyc\ б) постоянные времени т, ( Повышение скорости перекл1очен]1я, без сомпения, может быть достигнуто за счет встраивания дрейфового поля IB базу, которое благоприятно влияет на все переходные процессы п в том числе на процесс рассасывания на.коплениого-заряда. Для количественного рассмотрения свойспв дрейфовых траизисторов может быть использована как «теория заряда», так и модель управления током и напряжением. При этом особое внимание следует уделить дополнительному диоду 1Коллектор - база в меза-транзисторах, гак ка-к его наличие обусловливает увеличение времени накопления. В большинстве современных транзисторов с узкой базой заметную роль играет накопление заряда в относительно толстой нейтральной области коллектора. Анализ этого процесса может быть проведен как в рамках «теории заряда», так и иа основе модели управления током или напряжением. Таблица 15« связь МЕЖДУ ГРАНИЧНЫМИ ЧАСТОТАМИ и /1. А ТАКЖЕ СТАТИЧЕСКИМИ КОЭФФИЦИЕНТАМИ ПЕРЕДАЧИ ТОКА Адг И А/ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ГЕРМАНИЕВЫХ БЕЗДРЕЙФОВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ в НОРМАЛЬНОМ И ИНВЕРСНОМ РЕЖИМЕ Тип транзистора ffijbn* МГц fhfen* кГц ОС640 ОС816 ОС872 ОС44 OD603 TF80 ОС830 1,1 17,1 10 0,69 0,12 0.55 0.3   .. . -. . 7  Iq, мА 0.986 0.974 0,968 0,993 0,99 0.948 0.992 0,972  2 2 1 ) 10 10 10 10 Уменьшение времени накопления, связанного с зарядом ,в коллекторе, может быть достигнуто либо за счет введения в коллектор дополнительных рекомбинационных центров (легирова}1ие кремния золотом), либо за счет механических напряжений, которые могут быть вызваны пластической деформацией, возникающей при на-песепни иа поверхность полупроводника слоя SiOa- Дрейфовые транзисторы, имеющие высокие граничные частоты, могут обеспечить очень малые времена переключения (порядка наносекунд). Однако эти времена переключения не могут быть использованы в полной мере, так как ключевые емкости, прежде всего при больших амплитудах напряжепия и в области насыщения, приводят к нежелательнььм задержкам при пыключении. В этом отношении, когда транзистор переводится из области отсечки только в активную область, а состояние насыщения .вообще не достигается, уместно использовать режим токового ключа (current switching mode). ШУМЫ Наименьшее напряжение, которое может быть усилено транзистором, ограничивается его шумами, т. е. непроизвольными флуктуациями сигнала, вызванными случайными электронными процессами и описываемыми статистическими законами. Эти шумы создают помехи на выходе даже при отсутствии полезного входного сигнала. Для преобразователя высокого качества необходимо, чтобы напряжение полезного сигнала на выходе четырехполюсника было больше, чем напряжение шума. По разным причинам для описания свойств преобразователя целесообразнее пользоваться не только о [ по-ujenneM сигнал/шум на ВЫходе, но также и аналогичным отпошение.м на входе, а затем ввести в рассмотрение параметр в форме коэффициента шума F [или, при логарифмическом задании, в форме меры шума (noise factor)], который можио определить для любого четырехполюсника, например, следующим образом;* Р.. Р где Psp{Pre)-мощность сигнала (шумов) на входе четырехполюсника; Р.-.п(Рга)-мощность сигиала (шумов) на выходе четырехполюсника, отдаваемая в нагрузку. Отношение Psa/Pse есть коэффициент усиления по мощности транзистора Vp, который всегда меньше, чем Рга/Рге, так как транзистор дает дополнительный вклад в общую мощность шумов Рга"вследствие наличия внутренних шумов. Если обозначить этот последний вклад в мощность шумов как PraziPra = Praz-PreVp), ТО будеТ справедливо f = 1 Возможны и другие равноценные определения   Слагаемое f г -дополнительный коэфф... показывает, во сколько раз мощность шума, обусловленная только транзистором, больше мощности шумов на выходе четырехполюсника, вызванных источником сигнала. Коэффициент шума F зависит, кроме всего прочего, и от полосы частот Af устройства, использованного для исследования шумовых свойств. Если Д/составляет 1 Гц, то говорят о спектральном коэффициенте шума или просто of, определенном формулой (16.1). В некоторых случаях представляет интерес интегральный коэффициент шума в полосе частот Af> 1 Гц. Последующий анализ шумовых свойств, особенно коэффициента шума, следует проводить по двум машра-влениям: в направлении, связанном с анализом причин шума, обусловленных транзистором, и в направлении Т1рикладпом, исходящем пз формального шумового четырехполюсника. Анализ касается преимущественно бездрейфового транзистора, так как соотношения для дрейфового транзистора, за исключением некоторых тонкостей, в о-сповном качественно совпадают с соотношениями для беядрейфовых транзисторов. 16.1. Коэффициент шума четырехполюсника** Шумящий четырехнолюоинк всегда можно представить как свободный от шумов четырехполюсник с двумя источниками шума, включенными как коррелирующие ко.мплекспые источники шумов. Таким образом, они отражают все причины шумов, действующие в шумящем четырехполюснике (рис. 16.1,а). Целесообразность применения той или иной из шумовых с.чем замещения зависит от -конкретных условий. Схема, показанная иа рнс. 16.1,6, обладает нанбольшн-ми преимуществами, так как она содержит все источники шумов, включенные перед четырехполюсником, и кроме того, ее .можно представить в форме одного шумящего четырехполюсника. Только ои и определяет шумовые свойства. Сам по себе он не оказывает никакого влияния на преобразование сигнала (продольное сопротивление равно нулю, поперечное - бесконечно велико).  *) В дальнейшем различие между f и fz почти не подчеркивается. **) Ниже следует сокращенный шеревод, соответствующий гл. 19 Монографии. - Прим. перев.  Между отдельными источйикаШ шушв, да ми на схемах рис. 16.1,а и б, можно установить связь: (16.3) а корреляцию между iri и hz описать с помощью коэффициентов корреляции (16.4) 1 соответствует полной корреляции, а р прнчем р = 0 - полному отсутствию корреляции транзистор   у 9 Гоператор i Шумящий i четь(рехпо люсиих р) Неш.умЯ ииачеты рехполюсиик сигнала Рпс. IG.l. Заме[м шумящего четырехполюси)п<а одним иешумящнм четырехполюсником и двумя коррелирующими друг с другом генераторами шумов: С1) схема с двумя генераторами - на входе н выходе; б) схема с четырехполюсником lia иходе (з.тесь дополпителкно показан генератор сигнала). С целью установления корреляции между Ur и ir шулювой ток л г разделяют -на две составляющие: одну (Vn) - иекогерентную к th, другую ( Укор) - когерентную к f/r, т. с. (ггп + гГ-ор- Комплексная проводимость корреляции Ti-op пе создает потерь шумовой мощности, т. е. ее шумовая температура равна т1улю. Поскольку установлены соотношения (16.3), то для дальнейшего анализа (особенно при расчете F) достаточно воспользоваться схемой замещения, изображенной на рис. 16.1,6. Генератор сигнала, подключенный ко входу четырехполюсника, в основном обладает только тепловыми шумами, поэтому его можно заменить пешумящен проводимостью источника сигнала Уо=ОоЧ-/бс и генерато- 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 |