|
| |
  |
Главная » Книги и журналы 1 ... 10 11 12 13 14 15 16 ... 24 В зависимостн от величины кофицйеята Л/ это напряжение для больших !в имеет порядок всего нескольких милливольт (рис. 8.11) я при больших амплитудах переменного сигнала им обычно можно пренебречь. Однако в ключевом режиме работы это напряжение ограничивает минимальную величину переключаемого сигнала. Как видно из рис. 8-]1, транзисторы с малыми значениями Ai (примерами таких транзисторов являются дрейфовые транзисторы) имеют относительно большие величины напряжений UceS- о
Рис. 8.11. Зависимость напряжения UcEs{Ic = 0) от тока базы Hpii температуре окружаюидей среды 25 С. 0С8Г1; 0C8IG - rcpMannoDi.ic бсздрС!!-(t)OBiiie транзисторы; 0CG14 - гс)ма-i]HGBbHi дрсй([)0В],]й Транзистор. Значение орди]ат графика. от]1осяще-гося к этому тра]13истору, необходимо умножить иа 10. Подобное же нпнряже![ис (в точке 1к = Щ имеет место и ирм нипсрсном включении транзистора. В [[рсделыип! случае оно равно (8,22) и iiapii.4\ с малостью но абсолютной величине характеризуется ен1с II м:1Л011 те.мпсрлтх рчоГ[ зав11С]1Мост[чо. Границы областей различных режимов работы транзистора 3 данном случае удобнее всего указать, руководствуясь ccMeiicTBOM характеристик Ic = f{Uc-K) (рис. 8.12). Прн больших папряжетьчях Ucn- количественно получаются те же сам{ле соотношения, что н для схемы с общей базой (табл. 8.1), в част1юстн, внутренняя крутизна St [уравнение (8.10)] для обеих схем включения оказывается одинаковой вплоть до знака ). Однако наклоны характеристик оказываются различными. Так, если при изображении характеристик с напряжением и Е'В' в качестве параметра наблюдается их наклон, равный наклону соответствующих характеристик для схемы с общей базой (рис. 8.6), то при усло- * Следует обратить жений, UeEr и VeB. внимание на различие обозначений напря- ВИИ, что ток базы является параметром, характеристики имеют больший подъем, что указывает на значительно меньшую величину внутреннего сопротивления, чем для схемы с общей базой (рис. 8.5). Переход от активного режима работы <к режиму насыщения (определяемый условием UcB = 0) ведет к тому, Осв В Рнс. 8.12. Границы областей режимов работы транзистора на семействе характеристик I с =  Ug возрастает .....[ W OtB 0 что характеристики транзистора начинают описываться соотпонтепием с 1 -4- В В Ч и (8.23) Отсюда следует практическое значение этого определения. Семейство входных характеристик I В \ {U В'Е' ) Uq, £/ Это семейство (рис. 8.13) по существу представляет совокупность параллельно сдвинутых графиков экспоненциальных функций (табл. 8.1), которые несколько изменяются из-за влияния последовательных сопротивлений. При приложении положительных напряжений Ub-f/ (т. е. запирающих эмиттерный переход) в транзисторах с неравномерным легированием базы становится заметным рост тока. Вследствие низкого удельного сопротивления полупроводника в области базы, прилегающей к эмиттеру (высокая концентрация легирующей примеси) , пробивное напряжение перехода эмиттер - база дрейфовых транзисторов [/Евмакс -0,5--6,5 В, что существенно ограничивает возможности их применения    в этом режиме оыло йредложено создавать структуру, содержащую слой почти собственной проводимости между эмиттером и началом базы, однако наличие такого слоя приводит к ухудшению высокочастотных свойств транзисторов. Возрастает 
Рис, 8.13. CcMciicTBo хмрлктеристик - о схе:\1пти'Кское изабрпжепис е указанием границ областей 1)ежммов работы и некоторых иажиеГ1Ш[!х величин; о) характеристики германиевого бездрейфо1Юго транзистора (ОС870) и меза-траизисюра (OCS92). Температура окружающей среды Ьц =25 °С. Семейство переда!очных характеристик по току ctв \ , данное семейство (табл. 8.1) представ- ляет собой совокупность прямых линий, наклон которых зависит от и^, однако только до тех пор, пока коллектор не заперт (рис. 8.14). В' реальном транзисторе ход этих характеристик изменяется прежде всего в области больших токов, поскольку цри этом существеппым образом сказывается уменьшение величины блг при больших токах. В точке Ри т. е. в максимуме зависимости Bn{Ic), резко возрастает вторая производная зависимо- tH 1с = !0вУ* в точках, лежащих выше Рь начинается ее уменьшение, так как при .этом кроме эффекта снижения эффективности эмиттера сказывается еще и влияние последовательных сопротивлений (прежде всего г^,), которые снижают величину напряжения U,, и способствуют уменьшению наклона характеристики. ш Оёрыд характе- растит   Рис. 8Л4. Семейство характеристик / и) 1х;мати1К'ское изображение с указанием важнсйишх величин и грании областей 1)ежимов работы. Пунктирная характеристика представляет собой график, ко1о1)ый может чрсзходить внутри большой области токов. Подробные объяснения см. в тексге; 5) ---- германиевый транзистор OCG04;--германиевый транзистор ОСбМ. Если сравнить дифференциальный коэффициент усиления dIc/dlB со статическим коэффициентом бд то окажется, что-максимум дифференциального коэффициента, определяемый из условия В в (8.24) лежит перед максимумом статическо.го коэффициента S,v, так что дифференциальный коэффициент усиления по току В = <В^ (8.25) в в точках, расположенных выше максимума В в точке Р2у всегда меньше Sj. На основании анализа графика - - t /с=/(/в) МОЖНО сделать вывод 6 зависимости ot токи коллектора дифференциального параметра hzie (см. гл. 10). Семейство передаточных характеристик по напряжению UBe=f{{Uce)В соответствии с аналитическим выражением для этого семейства (табл. 8.1) при высоких коллекторных напряжениях напряжение UbE не зависит от UcE-, а увеличение базового тока /в лишь сдвигает эти характеристики параллельно самим себе. При одинаковых приращениях тока базы А/в и малых  -0.1 -0,2 -0 3
о ОЛ 0.6 -%.8 б) Рис. 8.15. Семейство xapaктepI!cтикиf/Jr = /(7r)g: а) счч'матичсскоо изображение; G) хл1)актеристики германиевого бездрейфового транзистора ОС70, иапряжеппях Uce/ характеристики приближаются друг к другу с ростом тока lp, все силглуее, как это видно из семеГ1Ства характеристик реального транзистора (рис. 8,15). 8.3. Влияние температуры на статические характеристики Постоянство температуры запирающего слоя 6j (которое раньше считалось выполненным) даже при неизменной температуре окружающей дреды не может быть гарантировано вследствие эффекта саморазогрева (термоэлектрическое взаимодействие), особенно при больших мощностях, рассеиваемых транзистором.  Г Температурная зависимость семейств характеристик в основном обусловливается температурными зависимостями токов насыщения и остаточных токов, статических коэффициентов передачи тока и последовательных сопротивлений, из которых главную роль играют первые две зависимости. Температурная зависимость тока насыщения [например, Ics, уравнение (2.21)] в первую очередь определяется температурной зависимостью концентрации собственных носителей (1.43). Температурная зависимость других величин (рп, Рр, Up) оказывает второстепенное влияние. В не слишком широком интервале температур между током насыщения Ics (9) при температуре 9 и опорным значением тока /r.s(9o) при температуре Оо может быть установлена связь: у Ics{Q)lcs{%) ехрс(9-бо). Кремниевые транзисторы должны были бы обладать большей температурной зависимостью, однако поскольку в иих обратные токи в значительной мере определяются генерацией внутри запираюн1его слоя, а также токами поверхностпоп \течки, то экспериментально оп телелен-път температурный коэффициент для этих транзисторов соста вляет c0,040.08T-V (8.26) Если считать, что коэффициенты Л у. Л/ ио зависят от температуры, то должна была бы наблюдаться темпера-т\фная зависимость /глп. аналогичная зависимость /г>. Однако при практических измерениях получается зависимость то (О)=/сяо(0о)ехрс(О-ео), (8,27) причем зиаче}ия константы с для германиевых бездреп-фовых транзисторов колеблются межд\ 7 и 10%/°С, а для дпейфовых транзисто100в могут упасть даже до 5%/С. Аналогичные значения наблюдаются и для кремниевых транзисторов. Поэтому, как правило, ориентируются па эти практические значения и-тем самым одновременно учитывают и температурную зависимость Лд; и Ат. Температурная зависимость, определяемая условием (8.27), хорошо подтверждается в относительно большом температурном интервале (рис. 8.16). Как видно из рисунка, остаточные токи существенно возрастают при от-  йзм й€ний темпера1уры, а ямейнЬ в интервале темЗйератур 25°С^0<8ОХ ток увеличивается в 100 раз. В области более высоких температур кривые температурной зависимости имеют меньший наклон. В этом случае в выражениях, описывающих температурную зависимость, необходимо заменить отношение (Г-Го)/Гона (Т-То)/Т, и   Рис. 8.16. Температурная зависимость остаточного тока для некоторых транзисторов. Все значения тока приводятся к температуре 9-25 °С, ОС170- германиевый дрейфовый транзистор (сво^- мкЛ); ОС920-кремниевый бездрейфовый транзистор /сво = 01 мкА); 0C8II -германиевый бездрейфовый транзистор 5 мкА) Кремниевые транзисторы имеют сун^ествеииые особенности в 0ТН0И1С1Н1И температурных cboTictb по сравнению с теоретическими зависимостями. При низких температурах германиевые транзисторы обладают харак-теристиками, отклоняющимися от теоретических. Ход температурной зависимости тока /сео(Э) определяется, кроме всего прочего, также и температурной зависимостью коэффициента {1-An)~= \+В I d/ I db в (8.28) Введение коэффициента с' позволяет представить выражение для температурной зависимости тока Iceo(Q) в виде, аналогичном (8.27): /сЕо(е) =/с^(ео)ехр с'(9-0о). (8.29)   Тем1перйтурный кшффйЩ1бнт ч!гбт условленный воарй-станием коэффициента Bn с ростом температуры, достигает значения 0,001- 0,05° С-*, так что с' составляет при-MeipHo 12-157оГС. При больших абсолютных значениях тока IcE<i{Q) (большие мощности потерь) и больших значениях тем- пературных коэффициентов при измерениях тока Iceo{Q) возникает опасность тепловой нестабильности (см. гл. 17), так как при нагревании Iceo и Bn возрастают, что приводит к дальнейшему увеличению мощности потерь и т. д., пока в конце концов не наступит разрушение прибора. Поэтому из соображений безопасности работы рекомендуется проводить измерение при малых напряжениях на коллекторе. Температурная зависимость остаточных токов (пе только вышеназванных, но и всех осталЫ1ЫХ, также имеющих экспоненциальную температурную зависимость) может быть использована для определения температуры запирающего слоя. Температурная зависимость статического коэффициента передачи тока Лд- косвешп^ш образом определяется технологией изготовления транзистора, исходным материалом, пекоторыми другими техническими факторами и поэтому может иметь зиачитсльшлй разброс. Поскольку эти влияющие факторы весьма труд1Ю разделить практически, то температурная зависимость А^г наиболее просто может быть описана приближенной эмпирической формулой 1 +/fv(o) (8.30) содержащей коэффициент Сд, который, в свою очередь, зависит от рабочей точки транзистора. Можно указать некоторые ориентировочные значения этого коэффициента: са1% С-Ч 0,6-1,8 0,1-1.0 0.2-1,2 Тип .транзистора Германиевый маломощньП! Кремниевый маломощный Германиевый дрейфовый Эти значения справедливы для диапазона температур 6СС. Знание температурной зависимости коэф- - п (- 1--1 : -у - - фициента Л^v позволяет определить температурную за висимость коэффициента В^: (9) = 5v(9o) (9 - 9о). (8-31) где С^(1+В^(9 )). Отношение этой производной к Bj {\. е. {\IBn)X X (dB/dQ)] равно по величине сл(лг>1). Тепловая стабильность схемы с транзистором в значительной степени зависит от того, как изменяются статические характеристики транзистора при изменении тем- 0,5,-----,----, о
 Рис. 8,17. Бл[1яи:е тс.\Н1ературы и л семе ист Fja выходных характеристик германиевого бездре11фового транзистора прн 0--25С (-) и 9 = 45°С{---) для /c = f{cE)\uW H/c = f/(). пературы. Изменения семс11ства xapaKrepHCTiK преимущественно определяются существенно более быстрой экспоиепцпальной темпе :)ату пой зависимостью остаточ-ных токов. Поэтому ток коллектора в семействе выходных характеристик при постоянном входном токе (ток базы в схеме с общим эмиттером, ток эмиттера в схеме с общей базой) экспоненциально возрастает с ростом температуры, причем в схеме с общим эмиттером растет значительно быстрее (рис. 8.17). Семейство характеристик как бы сдвигается в область больших токов. Увеличение тока коллектора означает наряду с ограничением активной области семейства характеристик, также смещение рабочей точки при постоянном напряжении иа коллекторе и увеличение мощности потерь, т. е. дальнейшее повышение температуры кристалла. Смещению рабочей точки могут противодействовать стабилизирующие меры, связанные с конструированием схемы, препятствующие неограниченному росту температуры запирающего слоя. Подобное же смещение семейства характеристик можно было бы получить и для случая, когда параметром является входное напряжение Ue-b-, так как это смещение (табл. 8.1) определяется не только температурной зависимостью/сш, но п температурной зависимостью токз/ево, умноженного на коэффициент ехр (f/B-Zfr) - 1. Перемещение характеристик Ic = f{UEB) при постоянном токе коллектора и изменении температуры неизбежно ведет к уменьшению папрял^ения эмиттер - база (коллекторный переход заперт) и в'в в'в in z, А (8.32) которое в первом прнолнжепнп .шнеГин) .апнспт от тем-пературы окружающей среды, начиная от некоторой исходной температуры fn(Oo): ев dT dT r/6 (о - бо) (8.33) Температурный коэ(1)([)нциент Dj показывает, насколько должно изменяться напряжение Uib чтобы при повышении температуры на ДО коллекторный ток оставался постоянным. Из уравР1епия (8.32)- следует (при /с, Af, Л,у=соп51), что в и т А (i/W (8.34) причем для больших токов коллектора и dIJdT = 0 и г (8.35) Наибольший вклад в величину коэффициента От вносит последнее слагаемое уравнения (8.35), имеющее при комнатной температуре величину для германия для коемния (3-4) (8.36)  . .У'\ - -Л]. - у . - ных образцов, чем различием Типов транзисторов. Температурный коэффициент Оту так же, как и коэффициенты С и С, представляет собой одну из величин, которые характеризуют связь между температурой и электрическими свойствами именно в статическом режиме работы, хотя и не охватывает во всей полноте весь процесс термоэлектрического взаимодействия. Это взаимодействие в значительной мере связано с конкретным видом внешней схемы включения транзистора и представляет собой гораздо более сложный процесс, чем предполагалось до сих пор, и поэтому будет рассмотрено подробнее в гл. 17. Практически измеренные значения Dr (рис. 8.18) колеблются между -2 и -3 мВ/°С как для кремниевых, так и для германиевых приборов. В области малых н  о 0,01 0,02 0,05 0,1 0,2 0,5 рис. 8j(s, в.;ия :[пс тпкп KfKi.iCKiopa и а тем11ерат\р1(ьи1 коэффи-иисп г Dr: -- ri);i,)]]K TL-opi.i ичоско)! зпткИ мости; 0С8:)1 - гермапис-мый мо:циый транзистор (Я^-=1 Вт); ОСН70 - германиевый вмсокомас^отикиЧ транзистор. средних токов преооладает второе слагаемое в уравнении (8.35); первое слагаемое имеет противоположный знак и сначала оказывает слабое влияние на величину Dr, а затем с ростом тока все более сильное, в то время как второе слагаемое приближается к установившемуся значению (-2,4мВ/С). График теоретической зависимости Dt{Ic) имеет ту же тенденцию к уменьшению, что и эксперимептальпый график. Разброс значении Dt для различных транзисторов, скорее, обусловлен разбросом параметров отдель- *> Вследств.ие того, что вольт-амперная характеристика кремние вых р-п переходов описывается выражением,в которое входит по правочный коэффициент практически Dr имеет меньшее зна чение. 18-1323 ГРАНИЦЫ ПРАКТИЧЕСКИ ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ОБЛАСТИ СЕМЕЙСТВА ВОЛЬТ-АМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК Семейства вольт-амперных характеристик дают ряд преимуществ при обсуждении вопроса о применении транзистора, особенно в режиме больших сигналов. По характеристикам с учетом некоторых специфических физических эффектов можно определить границы области активного режима работы транзистора. Поскольку наибольшие амплитуды сигнала наблюдаются па коллектор-поп стороне транзистора, работаюп1его в нормальном Вторичнь/и пробои Смаке ОСТпйШЧ- зкеиий н  Рнс. 9. jlilCTIIK r-i.-iiriH . Схсмптпчсское изо-1С ccMCMicTua хпр: JciUc}:) с хк:\:и\ чем С£ иакс -Заттрих'шлинпя nu,T;iCTi> т(;>кlт wi.iTb Гн.ч осоГ)Ы\- мер пр(ч;пеТ| грож-ммсти 11С|ПЛ hionn ЦП л л я П1-у IlU-CTITtirH,? nixTftnitdro [lC>K(.\f л рЛбо- т),1. р.I Лот л >ко и пмл,- сти более пмсоких- ЦПпр-,]жеIInil, а т.пкжо и оил;кТ. HnNnjvimciicH nunie параболы м опт ости, -чопустима только iiiiii иыиол пенни ciiciina.ii.Hi.i.x <Ml 11релосто]10>;1пст|1. активном режиме, семейство коллектор1Иях характеристик чаще всего определяет только некоторые rpainmbi, при которых е1це не превышены другие граничные значения, такие, например, как максимальное напряжение база - эмиттер в дрейфовых транзисторах (рис. 9.1). В предыдущей главе был рассмотрен принципиальный ход семейства характеристик Ic = f{UcB) и 1с = \{Uce)- Их можно было бы представить простирающимися безгранично, если бы не ряд ограничений: 1. Предельная мощность потерь Ру, превышение которой приводит к тепловой перепрузке транзистора (в данном случае не рассматриваются кратковременные перегрузки, когда в принципе допустимо выходить за пределы области, ограниченной гиперболой мощности ). 2. Предельная нагрузка по току, характеризуемая максимальным коллекторным током /смакс Его величина устанавливается разработчиком транзистора с учетом различных точек зрения, часто с учетом и тепловых процессов. 3. Предельное напряжение транзистора, указывающее границу использования транзистора при малых токах и больших напряжениях, что связано с развитием процессов пробоя, когда ток 1с резко возрастает при превышении критического напряжения UсЕмшс(исвитое)- 4. Для схемы с общим эмиттером большое значение имеет ограничение, связанное с остаточным коллекторным напряжеппем, хотя оно и имеет достаточно малую величину. Нижней границей тока коллектора является остаточный ток, ниже которого эмиттер уже полностью запирается. Эти эксплуатациопные иа }амет)ы, ограничивающие ооласть активного )аооты. кото}ыс частично )ел\пм а имеют характер граничных значешп!, даются ооычпо в Бнде цно) в iiaciK)])THbix данных наряду с указанием он] )сделеппых условии измерення, но могу г задаваться н в знче графиков зависимости от других параметров (например, температуры). Пнл^е рассматриваются преи-муцествеппо эти параметры для статического случая. 9.1. Остаточные коллекторные токи Icno, h-i:o, I свк Эти ieiKo изме)яе\{ые па )a[eт)ы часто используются для суждения о свойствах запирающего слоя коллектора. Это пачожешю целиком относится к току Jem и в мень-uieff ciencHH к току /с/.о, поскольку этот ток зависит от ннжекннон1п.лх свойств эмиттерного перехода. Однако выбо]) тока IcHi\ в качестве характеристического параметра также не всегда оправдан, особенно когда следует считаться с сильной поверхноспюй рекомбинацией, обусловливающей протекание значительных токов по поверхности. В таких случаях предпочтительнее знать токи насыщения Ics и /s, хотя их точное определение связано с необходимостью соблюдать ряд мер предосторожности. Предположение, что ток /сво характеризует только коллекторный переход, при строгом рассмотрении оказы- 18* 275 шется йе впойще Ш|*Йведлквым, пдтому что току, /е**0 ни в коем случае не соответствует и^,, = 0. Больше того, на эмиттере при этом устанавливается плавающий потенциал , определяющий отклонение распределения концентрации у эмиттера от равновесного значения. Абсолютное значение /сво зависит от технологии изготовления, мощности Ру и назначения (типа) транзистора. Взаимосвязь мощности потерь и тока /сбо дается приближенным соотношением Ру (мВт) /,(мкА) Юн-30 (9.1) Наряду с токами / и 1 есть еще ряд других остаточных токов, из которых важнейшим является ток fBK идеализированных условиях {г^ = г и поэто- этот ток равен току насыщения коллектора / му дает наибольшую информацию о свойствах коллекторного перехода. В частности, этот ток имеет температурную зависимость, наиболее близкую к зависимости, описываемой уравпе1шем (1.44). Если принять некоторые средние зпачепия Лд и /1/, то, как показывает опыт, окажется, что 1сик^ (2 н-10)/сбо, причем различие этих токов тем больше, чем больше Л у и Л/. Величина тока /гл/?, измеряемая для реальных транзисторов, отклоняется от соответствующего значении идеализироваппоп \п)дел11 транзпстсфа. так как 1}следст-вне наличия падени напряжения на е^в^в н Rue эмиттерный переход находится под небольпшм прямым смещением. В случае [уравнение (8.8)], когда е'е в\ л  оказывается, что cbrcbk сопротивления г^,- вЕ в ЯВЛЯЮТСЯ в этом случае источника.ми ошибок при измерениях. Соответственно этому для обычных очень малых токов эмиттера {г^, велико) чаще всего условие R + < К^ ) 1 ] При выполняется у ВЕ Е'Е В этом f cBR свк практически измеряются завышенные значения тока / :ч^Йа рис' 9% щШк^ icBniB) для обеих схем включения, которые хорошо подтверждаются экспериментально. Остаточные токи обычно определяются при средних значениях коллекторного напряжения, хотя могут оказаться полезными- и результаты измерений при максимально допустимом напряжении на коллекторе и высоких температурах.     О  Рис. 9.2. Графическое определение остаточною тока Ivbh ирн заданном сопротивлении Rbe в двух схемах включения: а) схсм а с об1Д£Й базой; б) схема с общим эмиттером. 9,2. Предельные напряжения на коллекторе Вопрос о максимально допустимом напряжении, при-кладываемом к транзистору, эквивалентен вопросу о допустимой области применения, так как граничные значения чаще всего лежат сравнительно низко и имеется ряд схем и режимов работы, в которых выбросы напряжения либо вообще неустранимы, либо устраняются в ущерб оптимальным свойствам. В таких критических режимах прежде всего выходит из строя переход, смещаемый в запирающем направлении. Таким пе1реходом в режиме усиления является коллекторный переход; в ключевом режиме следует также считаться с возможностью повреждения эмиттерного перехода. Граничные напряжения определяются следующими явлениями: - эффектом прокола; - эффектом размножения носителей заряда; - тепловым пробоем, связанным при определенных условиях с эффектом размножения носителей; - поверхностными эффектами. Поскольку поверхностный пробой наблюдается весьма редко, а тепловой пробой может быть устранен обеспечением тепловой стабильности, то можно считать, что эффекты а) и б) определяют граничные напряжения готовых транзисторов. В противоположность обратимому эффекту прокола пробои запирающего слоя под действием высокого напряжепня при недостаточном ограничении тока часто ведет к разрушению прибора (особенно в случае, когда коллектор имеет высокое пробивное напряжение), даже если перегрузка была кратковременной. При достаточном ограпиченни тока эффект пробоя может быть использован в схеме как обратимый эффект, однако в таких случаях должно быть совершенно четко указано назначение прибора. Превышение определенных максимальных значении напряжения опасно прежде всего для коллекторного перехода. Поэтому максимально допустимые папрял^еиия гнмакг, гк.м;и,-с пмеют особос значеине. 9.3. Напряжение прокола Upt Прн лостпжеппн напряжепня прокола Upt [уравпсппс (6.44)] запирающий слои коллектора распространяется па всю ширину базы, т. е. коллектор и эмиттер становятся короткозамкиутыми . Наступление прокола лучше всего можно проследить с помощью зависимости напряжения Ueb от напряжения Ucb при постоянном токе 1е (чаще всего принимается /е = 0) (рис. 9.3). В то время как при малых коллекторных напряже1шях Ueb почти не изменяется и для случая /е = 0 равно плавающему потенциалу, по мере приближения к напряжению Upt наблюдается резкий рост Ueb-278 -у Смыкание запирающих слоев происходит так5ке и йрй запертом эмиттерном переходе, причем тогда, когда напряжение {-Uce) больше, чем {-Upt). Эффект прокола слабо зависит от напряжения Ube и температуры, но существенно зависит от равномерности базы по толщине. В противоположность эффекту лавинного пробоя в случае прокола базовый ток остается малым по сравне- о,г Рнс. 9.3. Зависимость между напряжением VКВ и VcB при возникновении эффекта прокола базы (германиевый транзистор С)С870),
о 20Upt нию с быстро растущим коллекторным током до тех пор, пока (-Ucb) не станет равным напряжению лавинного пробоя. Напряжение Up! для высокочастотных сплавных транзисторов (для которых оно особенно мало по величине) обычно является наибольшим максимально допустимым папряячепием Uce. в то время как для транзисторов с очень высокоомиымн областями коллектора (меза-транзисторы, дрейфовые транзисторы) панбольн1ее напряжение чаиде всего определяется эффектом лавинного размножения. 9.4. Напряжение лавинного пробоя коллектора Ток запертого коллектора, так же как и обратный ток одиночного р-п перехода, может сильно возрасти из-за лавинного образования пар носителей заряда: 1с^М{А^г1е + 1сво), (9.2) причем коэффициент умножения М определяется эмпи рическим соотношением М {/br) Значений нашрйженйй пробоя Ubr относительно высоки; для германиевых транзисторов, например с качественными коллекторными запирающими слоями, они лежат в пределах 50-100 В. Во многих случаях эти граничные значения практически ие используются, так как уже относительно небольшие перегрузки в обласТ! пробоя могут привести к разрушению прибора. Лавинный пробой в противоположность эффекту прокола зависит от схемы включения транзистора, а именно от сопротивления Rbe, включенного между эмиттером и базой. Из всех возможных схем включения схема с общей базой, управляемая током, имеет наибольшее папряжепие пробоя Ubrcbo, так как в процессе умножения участвуют все компоненты коллекторного тока т. е. каждый носитель заряда, проходящий через запирающим слой коллектора, имеет в принципе равную вероятность припять участие в процессе лавип1юго размножения:  (9.3) Напряжеине пробоя транзистора в схеме с обиден базоГ! равно Ubhcbo- и наоборот, уравнение (9.3) может быть использовано для определения экспериментального значения Ubrcbo- Все характеристики Iс^]{Uси) имеют nohi всех значениях .; полюс в точке Ucb=Uвпст (рис. 9.4). Для схемы с oonuim эмиттером при запертом коллекторе на основании уравнения (9.2) н условия /е^/с+б можно получить выражение для тока коллектора: с л vai 1 сво л ,м (9.4) Отсюда видно, что пробой (/с-оо) наступает уже при условии, когда М А (9.5) а папряжение Uck=Uвпско достигает значения BRCEO BRCBO BRCBQ - WW г (9.6) *> За исключением тока смещения, связанного с емкостным эффектом.  сущбйгвенда Mei&me U *й|(ляется вообще наШеньшим из всех возможных напряжений лавинного пробоя. Так как цри достижении данного налряжения фактическая величина отношения тока коллектора к Току эмиттера равна единице, говорят о напряжении пробоя  и или и Промежуточным является то напряжение пробоя, которое достигается в транзисторе с короткозамкнутым переходом эмиттер - база (Ubrcek)- CEO СВК сво а У 6 J ! 8тори чиь т пробои  \ Напряжение \проШ -а ВРСЕО  BfiCtK и а пряже ни е включения Напряжение за дсржки Рис. 9.5. Падающпя вольт-aMiiepHtiH характеристика в обл il сти пробоя транзистора (ii;i[;piiMep для /,г = 0). Рис. 9.4. Выходная вольт-амперная характеристика в об.1асги пробоя: а) для OiCMf.i с общим чмиттсром, 6ii:j;i OTK.i ючеиа; б) для г.\смы с oбщи^ ::1Миттсром, Паза и 4м иттгр .за мкпут1>1 и а коротко; в) для схемы с общей ба toii. змиттер отключен. велич1ша папрялачпж иробоя няск для пронзво.м.-пой схемы лежит между UnncEo и Ubhcbo- В эгоп области ток коллектора постепеппо пеограппчеппо возрастает. - В действительности между характеристиками 1ско и !сяк набл!0дается падающий участок (рис. 9.5), причиной которого, например для характеристики 1в = является зависимость A{By) от тока (особенно ярко этот эффект выражен в кремниевых приборах), что может привести к возникновению колебаний в цепи. При дости-л<епии напрял<ения пробоя Ubrceo в точке а дифференциальная проводимость dIc/dUcE = <, но коэффициент усиления Вг еще мал. С увеличением тока коллектора растет и йдт, достигая своего наибольшего значения п точке б. Вольтамперная характеристика и напряжение -,.1 .1 Ч - 1 ... 10 11 12 13 14 15 16 ... 24 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||