Емкости транзистора

При рассмотрении схемы замещения транзистора было установлено, что его p-n-переходы имеют емкости, которые в схеме замещения учтены конденсаторами С_Э (емкость эмиттерного перехода) и С_К (емкость коллекторного перехода), причем эти емкости шунтируют сопротивление эмиттера R_Э и коллектора R_К. С увеличением рабочей частоты емкостные сопротивления эмиттера и коллектора уменьшаются и их шунтирующее действие возрастает.

Исследование этих емкостей необходимо для изучения свойств транзисторов, работающих на высоких и сверхвысоких частотах. При рассмотрении емкости p-n-перехода было установлено, что она складывается из барьерной емкости С_Б, зависящей от объемного заряда в области p-n-перехода, и из диффузионной С_Д, зависящей от тока диффузии и времени жизни носителей. Выражения, выведенные для расчета емкости p-n-перехода диодов, могут быть использованы при рассмотрении транзисторов.

Для суммарных емкостей С_К и С_Э имеем:

.

где С_КБ, С_ЭБ – барьерные емкости коллекторного и эмиттерного переходов;

С_КД,С_ЭД – диффузионные емкости коллекторного и эмиттерного переходов.

Барьерная емкость коллекторного перехода обусловлена приращением заряда неравновесных носителей в базе, вызываемым модуляцией толщины базы. Для большинства транзисторов выполняется соотношение С_КБ >> С_КД, поэтому емкость коллектора принимаем равной барьерной С_К = С_КБ. Для ее определения имеем формулу:

,

Аналогично для эмиттерного перехода получаем значение:

.

Наряду с барьерной емкостью в транзисторе имеет место диффузионная емкость, обусловленная изменением заряда неравновесных носителей при приращении напряжения на эмиттерном переходе (при постоянном коллекторном напряжении):

.

Величина заряда Q определяется соотношением , тогда

,

где t_D - среднее время диффузии.

Емкость С_ЭД значительно превышает С_КД, так как приращение U_ЭБ влияет непосредственно на величину заряда, а приращение U_КБ влияет на заряд косвенно благодаря модуляции толщины базы.