книги / Транзисторы

Импульсный ток в режиме насыщения Лшм при длительностях,

Импульсные токи базы и эмиттера, если в справочнике нет специальных указаний, не ограничивают режима транзистора по коллектору.

Начальные (минимальные) токи

Токи переходов

Оба тока (коллекторный / кбо и эмиттерный / Эбо) протекают через обратно смещенные переходы при отключенном третьем вы­ воде транзистора и зависят только от температуры, поэтому они часто называются температурными и неуправляющими токами:

(21)

(К/ для германия — 6-^9% на градус Цельсия и для кремния — 8-5-12%).

Закон (21) может быть нарушен из-за наличия тока поверх­

верхностный ток достаточно велик.

В справочник включены как важнейшие параметры, характери­ зующие качество транзистора и необходимые для расчета схем, максимальные гарантируемые значения обоих токов, полученные на основании анализа их статистического распределения.

Токи коллектора

Ток / кбо коллекторного перехода протекает через коллектор при подключении источникапитания (обратного смещения) к вы­ водам коллектор — база. Ниже будут даны формулы для опреде­ ления начальных токов коллектора при подключении источника пи­ тания к выводам коллектор — эмиттер. Эти токи зависят от вну­ тренней положительной обратной связи, величина которой опреде­ ляется условиями на входе транзистора и внешними отрицатель­ ными обратными связями.

В общем случае ток 1кдх определяется через известный коэф­ фициент S нестабильности схемы:

это напряжение «приложено» в запорном направлении, в ряде схем транзисторы с большим (Л>бп требуют большего напряжения С/0б для своего отпирания:

Uо0п связано с Uнот остаточным напряжением, величина ко­ торого дается далее, ф-лой (67)

при

/Цсэн/ \

У транзисторов с большим С/эбп при всех прочих равных усло­ виях меньшее остаточное напряжение UHonr в инверсном включении.

Максимально допустимые напряжения

Н ап р яж ен и я н а п ереход ах

Напряжения пробоя как эмиттерного, так и коллекторного пе­ реходов зависят от механизма пробоя. Для транзистора харак­ терны три механизма: лавинный, тепловой и туннельный.

В случае лавинного механизма пробивное напряжение коллек­ торного или эмиттерного переходов:

ные 23ч-86 и 0,61-ьО,75 соответственно. Напряжение лавинного пробои практически не зависит от температуры, длительности, ам­ плитуды, скважности и формы импульсов. Оно одинаково и для стационарного и для импульсного режимов, а также при работе транзистора как в области отсечки, так и в активной области.

Этот механизм характерен для транзисторов, области эмиттера и коллектора которых изготовлены из материала невысокого удель* цого сопротивления (для германия р=0,5-^-7 ом-см).

В случае теплового механизма пробивное напряжение коллек­ торного перехода

окружающей среды, Гс,

е — основание натуральных логарифмов.

Этот механизм характерен для транзисторов, изготовленных из высокоомного материала (для германия р> 7 ом-см). Поскольку /ибо для германиевых и мощных транзисторов значительно больше, чем для кремниевых и маломощных, напряжение теплового пробоя (31) в первом случае может оказаться ниже напряжения лавинного пробоя (30). Поэтому тепловой пробой следует считать характер­ ным в основном для германиевых мощных транзисторов.

Напряжение теплового пробоя зависит от температуры, а сле­ довательно, от тока длительности й формы импульсов. При неко­ торых длительностях и скважностях тепловой механизм практически прекращает свое влияние на величину напряжения пробоя. Уже в начале активной области при токах, превышающих / Кбо лишь в 2—3 раза, напряжение теплового пробоя резко возрастает, и един­ ственной причиной, ограничивающей напряжение коллектора, остает­ ся лавинный пробой.

В случае туннельного механизма пробивное напряжение эмит-

не зависимым от температуры длительности и формы импульсов. Этот механизм характерен для транзисторов, приэмиттерные области (р и п) которых имеют низкие удельные сопротивления

(р<0,5 ом -см.).

— коэффициент запаса по напряжению, меньший единицы; уста­ навливается изготовителем транзисторов на основании структурных и технологических особенностей транзистора и законов статистиче­ ского распределения параметра.

Напряжения коллектор-эмиттер

Здесь следует рассмотреть явления отдельно в области отсечки

и в активной области.

Область отсечки характеризуется отсутствием внешнего источ­

(34) получим общую формулу для вычисления максимально допу­

входит Л21б. Практически можно считать их так же, как и Unбо, не зависимыми от различных условий.

В случае теплового пробоя, на основании ф-л (22), (31) и (33)

(36)

Из сравнения ф-л (35) и (36) видно, что большие величины S и, в частности, Rб представляют особую опасность для мощных германиевых транзисторов в области отсечки, где существует наи­ большая вероятность теплового пробоя и резкого снижения напря­ жения коллектор-эмиттер.

При лавинном пробое транзистор менее «чувствителен» к усло­ виям на входе.

В активной области /?g =£ со {рис. 3) или подключен отдельный

источник прямого смещения эмиттерного перехода. Как было отме­ чено. тепловой механизм перестает ограничивать максимальное на­ пряжение, остается учесть только напряжения лавинного пробоя, которые определяются ф-лами (23) и (35).

ности, материала, состояния поверхности, толщины базы, эффектив­ ности эмиттера и т. д. Поскольку Ulloo определяется через (7ибо и

Таким образом, при изменении тока коллектора от самого ма­ лого (/Кбо) в области отсечки до больших токов активной области максимально допустимое напряжение транзистора изменяется от £/кбо (наибольшее напряжение) до UKэо (наименьшее напряжение).

Параметры режима усиления малых сигналов

(активная область)

Малым сигналом следует считать сигнал, увеличение амплитуды которого на 50% увеличивает измеряемый параметр на малую ве­ личину соответственно заданной степени точности. Обычно это уве­ личение не должно превышать 10%. Применение понятия «малый сигнал» позволяет рассматривать транзистор как линейную систему со всеми ее преимуществами, облегчающими вывод формул, пони­ мание физики процессов и расчеты большого класса схем.

К параметрам малого сигнала относятся параметры линейного четырехполюсника: /i-параметры (преимущественно для низких ча­ стот) и //-параметры (преимущественно для высоких частот), пара­ метры схемы замещения транзистора, а также предельные и гра­ ничные частоты н коэффициент шумов.