Эмиттерного переходов

Глубина местной ОС по току у каскада с ОЭ (см. 3.1), используемой для эмиттерной стабилизации точки покоя [1],

В отсутствие эмиттерной стабилизации (/?э = 0) в схеме 3.9 из формул (3.4) и (3.40) следует, что F= 1 и

Введение отрицательной обратной связи по полному току (напряжению) стабилизирует и режим работы, и динамические показатели усилителя; использование только одной составляющей (либо постоянной, либо переменной) , естественно, оказывает одностороннее действие (см. § 9.2). Так, введение цепочки эмиттерной стабилизации КЭСЭ улучшает режим работы транзисторного каскада; отключение же конденсатора Сэ вызывает потерю усиления в (1 + /3/0 раз с одновременным повышением стабильности коэффициента усиления каскада. Таким же способом можно изменять и другие параметры усилителя. Например, введение последовательной отрицательной ОС увеличивает входное сопротивление усилителя, введение параллельной ОС — снижает его.

В схеме 18.6,6, получившей название схемы эмиттерной стабилизации, используется последовательная ООС по постоянному току. Она достигается включением резистора в цепь

эмиттера транзистора. Для того чтобы избежать уменьшения коэффициента усиления полезного сигнала резистор R3 шунтируется конденсатором С~. Этот конденсатор имеет малое сопротивление в диапазоне рабочих частот полезного сигнала и, следовательно, ООС по переменному току, таким образом, устраняется. Эффективность работы такой схемы стабилизации тем лучше, чем высокоомнее сопротивление Кэ, так как в этом случае больше глубина ООС. При эмиттерной стабилизации каскад сохраняет нормальную работу при перепадах температуры порядка 70° С и изменении (J6 T транзисторов в 5 раз.

На 18.6, в приведена схема комбинированной стабилизации режима. Она обеспечивает наилучшую стабильность режима, так как, по сути, является объединением схемы коллекторной и эмиттерной стабилизации. При этом транзистор оказывается охваченным комбинированной ООС как по напряжению, так и по току.

Схема эмиттерной стабилизации получила распро-

Для анализа схемы эмиттерной стабилизации (см. 3.11) можно воспользоваться эквивалентной схемой, изображенной на 3.10, если в цепь базы добавить резистор /?б, а в цепь эмиттера — R3. Записывая по законам Кирхгофа соответствующие уравнения для эквивалентной схемы и разрешая их для приращения коллекторного тока, получаем

По выбранному значению S, определяются необходимые сопротивления для схемы эмиттерной стабилизации (см. 3.11):

Однако схема коллекторной стабилизации обеспечивает меньшую стабильность тока покоя коллектора по сравнению со схемой эмиттерной стабилизации. Это обусловлено большим сопротивлением резистора /?б и относительно небольшим входным сопротивлением каскада. В усилителях на дискретных элементах коллекторная стабилизация тока покоя коллектора используется сравнительно редко, но в каскадах, выполненных по интегральной технологии, подобные схемы встречаются часто.

В рассматриваемых усилителях выходы предыдущих каскадов соединяются со входами последующих с помощью разделительных конденсаторов, как это показано на 4.54. В каскадах имеются основные элементы, характерные для этих усилителей. В обоих каскадах присутствуют элементы истоковой и эмиттерной стабилизации режима питания транзисторов по постоянному току /?и и Кэ. Чтобы оба усилительных каскада были соответственно с ОИ и с ОЭ, резисторы #и и /?э зашунти-рованы конденсаторами Си и Сэ большой емкости.

Задача 2.7. Транзистор с коэффициентом передачи тока базы Р = 49 используется в схеме на 2.6. Определить напряжения С/БЭ и f/кэ при Г=50°С, если при Г=20°С обратные токи коллекторного и эмиттерного переходов одинаковы и равны 10 мкА, а температура удвоения обратного тока равна 10° С.

где Ск б, С9 б — барьерные емкости коллекторного и эмиттерного переходов; CKD; Cgo — диффузионные емкости коллекторного и эмиттерного переходов.

1. Нелинейные сопротивления R'K и R'3 отображают нелинейные сопротивления соответственно коллекторного и эмиттерного переходов. Токи i'K и i'3 в этих сопротивлениях определяются выражениями

Постоянство параметров транзисторов справедливо для относительно небольшого частотного диапазона. С повышением частоты начинает сказываться влияние емкостей коллекторного и эмиттерного переходов, а также конечное время перемещения носителей заряда в базе. В чистом германии при воздействии электрического поля 1 В/см средняя скорость (подвижность) электронов не превышает 40 м/с, а дырок — 20 м/с; в кремнии соответственно — 12 и 2,5 м/с. Таким образом, при диффузии в базе отдельные носители заряда перемещаются по различным траекториям и с различной скоростью и достигают коллектора не в одно и то же время. С повышением частоты увеличивается вероятность колебательных движений "отставших" носителей заряда и, конечно, рост числа актов рекомбинаций в базе. Следствием этого является снижение коэффициента усиления тока, а также фазовый сдвиг выходного сигнала по отношению к входному.

Смешанная П-образная высокочастотная резистивно-емкост-ная схема замещения ( 9.11, г), обычно применяемая для наиболее распространенного включения по схеме с общим эмиттером, дающего наибольшее усиление мощности. Получают эту схему путем эквивалентного преобразования части Т-образной схемы с присоединенными параллельно элементам г'к и г'э паразитными емкостями коллекторного и эмиттерного переходов (принимается ЛкАасо). Параллельно выходу присоединен зависимый источник тока, управляемый напряжением между внутренним узлом б' и эмиттерным выводом, т. е. на сопротивлении г'э, с управляющим параметром <х/г'э.

Результирующая концентрация примесей Л^а(л:) — Л^д (л;) в точках металлургических переходов равна нулю. В области базы результирующий профиль имеет точку хт с максимальной избыточной концентрацией акцепторов. За счет градиента концентрации примесей в базе происходит диффузионное смещение дырок в сторону коллекторного и эмиттерного переходов на участках xiK. — Хт и Хт — х/э- В результате этого на участке х^ — хт возникает электрическое поле, ускоряющее неосновные носители, а на участке xm — xjs — тормозящее. При создании транзистора участок базы с тормозящим полем стремятся иметь по возможности малым и действием тормозящего поля пренебрегают. Наличие ускоряющего поля приводит к дрейфу неосновных носителей, который накладывается на их диффузионное смещение в базе транзистора [19].

причем SK — 5Э — разность площадей коллекторного и эмиттерного переходов; Dp, Dn — коэффициенты диффузии дырок в п-об-ласти и электронов в р-области; WB, ^к — ширины базы и коллектора, отсчитываемые от поверхности подложки; NK(x), Na (x) — распределения концентраций доноров и акцепторов по глубине х.

Этот заряд частично поступает в емкости коллекторного и эмиттерного переходов Ск и С9, изменяя напряжение на емкости Ск на величину Unop, а на емкости Сэ — на величину ?/э п (напряжение отпирания эмиттерного перехода транзистора). Оставшаяся часть заряда QBHOC создает заряд Q6 неосновных носителей в базе. Пропорционально Q6 увеличивается ток i'K = Q6/TK. Для того чтобы не произошел запуск формирователя, этот ток должен быть недостаточен для перемагничивания сердечника трансформатора:

С момента окончания отпирающего импульса на выходе импульс исчезнет не сразу, а через некоторое время. Это время зависит от времени жизни неосновных носителей в области базы и характеризуется постоянной времени тр, значение которой приводится в справочниках. Между значгниями тр и емкостей коллекторного и эмиттерного переходов Ск и Сэ соответственно существуют пропорциональные зависимости. Чем меньше емкости переходов, тем меньше тр, тем быстродействие транзистора выше.

гДе 'КБО и ^ЭБО ~~ обратные токи соответственно коллекторного и эмиттерного переходов; q — заряд; I: — постоянная Больцмана; Т — температура, К.

Транзисторные структуры в диодном включении используются в интегральных микросхемах, выполняемых на однородных полупроводниковых элементах. В качестве диода можно применить эмит-терный переход транзистора, его коллекторный переход или их параллельное соединение, когда база транзистора служит одним выводом эквивалентного диода, а точка соединения коллектора и эмиттера — другим. Эмиттерный p-n-переход диода имеет малую площадь и образованный этим переходом диод имеет малую барьерную емкость, малый обратный ток, но и малое допустимое обратное напряжение. Коллекторный p-n-переход имеет существенно большую площадь. Образованный этим переходом диод может коммутировать больший ток, имеет значительное допустимое обратное напряжение, но также большие значения обратного тока- и барьерной емкости. Диод, полученный при параллельном соединении коллекторного и эмиттерного р-п- переходов, может коммутировать значительный ток, но характеризуется большим обратным током, равным сумме обратных токов коллекторного и эмиттерного переходов, большой барьерной емкостью и малым обратным напряжением.