Сопротивления коллектора

где С, — коэффициент местного сопротивления.

Аналоговыми ИМС называют схемы, выполняющие преобразования и обработку сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции. Частным случаем аналоговых ИМС являются линейные ИМС, осуществляющие линейное преобразование (усиление) сигналов. Каждый класс аналоговых ИМС характеризуется своими, только ему присущими параметрами. В этом состоит существенное отличие аналоговых схем от цифровых. Можно выделить группу общих параметров, характеризующих аналоговые ИМС: входные и выходные сопротивления, коэффициент усиления, амплитудно-частотные (АЧХ), фазочастотные (ФЧХ) и переходные характеристики, чувствительность. ИМС усилителей усиливают сигналы в широком диапазоне частот.

Усилительные свойства транзисторного усилителя оценивают его качественными характеристиками, к которым относят входное и выходное сопротивления; коэффициент усиления и коэффициент полезного действия; динамический диапазон (нелинейные искажения и уровень собственных помех); частотную и фазовую характеристики. Для различных классов усилителей одни из характеристик могут иметь более важное, другие — второстепенное значение.

параметрами такого усилителя_ являются коэффициенты усиления по напряжению Кц = 0И/ЕИ, току К/ = = /„//„ и мощности Кр = Рн/Рах, а также входное Явх м и выходное 7?вых „ сопротивления. Коэффициент усиления многокаскадного усилителя по всем трем электрическим параметрам определяют по общей формуле (4.3), частотные и нелинейные искажения — соответственно по формулам (4.6) и (4.10).

В усилителе постоянного тока (транзистор TZ) используют транзисторы с большим коэффициентом усиления по току, а в качестве регулируемого транзистора Т\ нужно выбрать транзистор, у которого допустимый ток коллектора превышает ток нагрузки стабилизатора. Если ток нагрузки превышает допустимый для данного транзистора, то применяют шунтирование его резистором или параллельное включение транзисторов. В последнем случае для равномерного распределения токов между транзисторами в цепи базы или эмиттера включают резисторы небольшого сопротивления. Коэффициент стабилизации составляет 50—80, а для получения больших его значений можно применить многокаскадные усилители постоянного тока. В некоторых случаях для повышения стабильности используют термокомпенсацию измерительного элемента.

3.55. Определить полное Z, активное /?, реактивное X сопротивления, коэффициент мощности cos
При передаче полезного сигнала ывх часть его теряется на делителе, состоящем из резистора R\ и сопротивления Коэффициент передачи этого делителя у =

Различные звуковые сигналы представляют собой непрерывные гармонические колебания с относительно медленно изменяющейся амплитудой. Поэтому анализ усилительных устройств, усиливающих звуковые и подобные им сигналы, проводится только для стационарного режима. При этом для простоты предполагается, что на вход усилителя подается только синусоидальный сигнал, для которого рассчитываются коэффициент усиления, входное и выходное сопротивления каскада, находится зависимость коэффициента усиления от часто-

Таким образом, основными задачами анализа усилительного каскада в стационарном режиме являются вывод уравнений, определяющих входное и выходное сопротивления, коэффициент усиления и его зависимость от частоты, а также получение расчетных соотношений для выбора номиналов всех элементов усилительного

Следует отметить, что исследования, выполненные О. Б. Броном [15], показали, что при длительном пребывании серебряных контактов под током их переходное сопротивление -не возрастает с температурой, а, наоборот, падает, и падает по линейному закону (опыты производились при температуре до 140 °С). Отступление от i оотношения (4-4) объясняется медленно происходящей в результате длительного нагревания пластической деформацией материала в площадках контактиро-ва! ия, приводящей к росту этих площадок и уменьшению переходного сопротивления. Коэффициент а оказывается отрицательным.

В этой формуле размерный коэффициент Z12 носит название местного гидравлического сопротивления при переходе от сечения / к сечению 2:

Наиболее трудоемким по числу технологических операций (до 150) является изготовление биполярных транзисторов. В законченном виде один из интегральных транзисторов и-р-я-типа, сформированных в низкоомном кристалле с дырочной электропроводностью, представлен на 5.3. На вертикальном разрезе его структуры ( 5.3,а) глубиной 25—30 мкм последовательно располагаются: сильнолегированная пластина (так называемый скрытый слой) для снижения объемного сопротивления коллектора, эпитаксиаль-ная пленка собственно коллектора и две диффузионные области — базыр-ти-па и эмиттера я+-типа. Контактные выводы выполнены алюминиевыми полосками различной формы ( 5.3,6) .

Уменьшение удельного сопротивления коллектора снижает пробивное напряжение коллекторного перехода. Чтобы сохранить достаточно высоким напряжение {/Кбодоп. между базой и коллектором вводят слой беспримесного полупроводника с высоким объемным сопротивлением, а коллектор делают с малым объемным сопротивлением. Такой транзистор с промежуточным слоем между базой и коллектором называют эпитаксиальным транзистором ( 3.39, а),так как для получения слоя 2 высокого сопротивления применяется так называемое эпитаксиальное наращивание полупроводника. Наращивание заключается в том, что химическое соединение полупроводникового элемента разлагается у поверхности пластинки п-германия /, являющейся базой транзистора, и образует на ней пленку полупроводника 2. В качестве химического соединения применяют хлориды германия. На эпитаксиальную пленку наносят высоколегированный слой р-германия 3, являющегося коллектором транзистора. Вывод коллектора припаивают к напыленному на р-германий омическому контакту 4. Область кристалла / с ^-электропроводностью образуется вплавлением эмиттера Э. Благодаря увеличенному расстоянию между

означает, что сопротивление коллекторного перехода снизилось и стало такого же порядка, как и сопротивление эмиттерного перехода. Следовательно, в результате инжек-ции из эмиттера происходит преобразование сопротивления коллектора (transfer resistor).

В транзисторе скрытая область 2 л?+-типа служит для уменьшения сопротивления коллектора току /к (показан стрелкой), проходящему от коллекторного вывода к эмиттерному. Площадь, занимаемая транзистором на кристалле, равна 1000—3000 мкм2.

Наибольшую удельную барьерную емкость Со имеет переход эмиттер — база, однако низкое пробивное напряжение этого перехода (t/пр.зб ^ 10 В) ограничивает возможности его практического использования. Более широкую область применения находит конденсатор, формируемый на основе перехода база -коллектор, так как он имеет более высокое пробивное напряжение (c/..р.бк ж50 В). Но добротность такого конденсатора уменьшается за счет влияния последовательного сопротивления коллектора RK.

а) дополнительного сопротивления коллектора (гк), связанного с планарным расположением коллекторного контакта;

Типовая топология для различных транзисторов выбирается в зависимости от особенностей их работы. В микромощных схемах используется однополосковая топология, имеющая минимальную площадь ( 2.8, а). В целях уменьшения сопротивления коллектора площадь коллекторного контакта увеличивается ( 2.8, б).

мость /„ от UK обычно учитывается при помощи сопротивления коллектора гк. По сути дела, при помощи этого сопротивления учитывается из -менение коэффициента передачи тока с изменением U„, т. е. вместо того, чтобы варьировать величиной aN или р\ как функцией UK, вводится некоторое среднее сопротивление коллектора и предполагается, что aN и P/v не зависят от ?/„. Среднее значение сопротивления коллектора можно определить по наклону коллекторной характеристики, причем при работе транзистора с базовым входом это сопротивление в (1 -f- PJV) раз меньше, чем при работе с эмиттерным входом.

Для каждой из схем определить Z-, Y- и Л -параметры, выразив их через известные сопротивления коллектора ZK, базы Z6, эмиттера Zt и сопротивление зависимого генератора Zr .

Влияние высокоомного коллекторного слоя. Модуляция сопротивления коллектора приводит к расширению базового слоя, что увеличивает область накопления носителей и затягивает длительность фронтов нарастания и спада (эффект квазинасыщения). При работе на низкоомную нагрузку (единицы — доли Ом) транзистор значительную часть времени переключения находится в режиме квазинасыщения, что увеличивает дополнительные коммутационные потери ( 6.11). В справочных

Гораздо большее влияние на работу транзистора оказывает Скз, так как гк велико и эффект шунтирования более заметен. Принцип действия транзистора основан на модуляции инжектированными носителями сопротивления коллектора. На высоких частотах Скз шунтирует гк и поэтому глубина модуляции гк уменьшается, а следовательно, уменьшается и h21B транзистора.

В режиме экстракции сопротивления коллектора и эмиттера заметно больше, чем в режиме инжекции. Граничная частота в режиме экстракции может быть несколько выше, чем в режиме инжекции.