Процессы в схеме с общей базой

Инерционные свойства биполярного транзистора. Работа транзистора на высоких частотах

В нормальной активной области накопленный в базе заряд неосновных носителей распределен по толщине базы по линейному закону: у эмитерного перехода p(0)=p_ne ^Uэб/^j^m, у коллекторного p(w)=p_ne ^Uкб/^j^m»0.

Заряд в базе Q_б.н зависит от напряжения на эмиттерном переходе:

Q_б.н=qП(p(0)w/2).

Значение I_к зависит от заряда в базе:

I_k=2DQ_бн/w²=Q_бн/t_D.

Здесь t_D=w²/2D_б - время диффузии неосновных носителей через базу. Каждому значению U_эб соответствует свое установившееся значение заряда Q_бн и тока коллектора. При быстрых изменениях входного сигнала появляются инерционные свойства транзистора, обусловленные конечным временем “пролета” неосновных носителей через базу, т.е. временем на установление новой концентрации носителей в базе.

Если входной ток I_э изменится скачком на DI_э, то ток коллектора изменится на величину DI_к=a_дифDI_э не мгновенно, а по экспоненциальному закону, с постоянной времени t_a.

Это можно рассматривать как изменение коэффициента передачи тока во времени по экспоненте:

a_диф(t)=a₀(1-e^-t/^t^a),

где a₀ - установившееся значение. Если использовать преобразование Лапласа для функции a_диф(t), то коэффициент передачи тока в операторной форме равен a(р)=a₀/1+рt_a, где p - оператор Лапласа. Постоянная времени t_a»t_Dравна времени диффузии, т.е. зависит от толщины базы.

Если переменная составляющая тока эмиттера имеет вид синусоидального колебания DI_э=I_э_mcos vt, коллекторный ток также имеет будет синусоидальным, при этом коэффициент a_диф может быть найден из a(p) подстановкой p=jw. Таким образом, a зависит от частоты

a_диф(jw)=a₀/(1+jwt_a)=a₀/(1+j(w/w_a)).

Здесь w_a=1/t_a - предельная частота коэффициента передачи тока эмиттера, на которой модуль коэффициента a = 0.7 своего статического значения. С ростом частоты не только уменьшается модуль коэффициента a:

a_диф(w)=