Главная » Книги и журналы

1 ... 14 15 16 17 18 19 20 ... 24

- Г

- -

ЁЫ1Ш©на31в&№ные теоретические соотйоШений (12.1) подтверждаются [экспериментом (рпс. 12.1) до указанных частот.

Благодаря этим упрощениям для параметров у^о эквивалентных схем можно получить выражения для комплексной проводимости, состоящие пз одного активного элемента, зависящего от частоты, и емкости, также зависящей от частоты:

Под величинами

SidSd 8od = lnugd\

3 о>,

CiCid

С

0>

3<j>j

(12.3)

(12.4)

понимают соответственно диффузионные емкости эмиттера (Ci) и коллектора (С'о). Они меньше, чем диффузионные емкости, рассчитанные исходя из представлений об

dq +

(12.5)

Частотная характеристика внутренней крутизны удовлетворительно аппроксимируется соотпошепием

I + }<i)i 1 4- /сох

(12.6)

где Ть - постоянная времени пролета, которая наглядно отражает время; по истечении -которого изменение концентрации носителей у эмиттера проявляется в коллекторе. Поскольку гь тесно связана с fi, а обратная величина гь пропорциональна наибольшей граничной частоте (граничной частоте крутизны) внутреннего транзи-

г

:i -

стора, то влиянием постоя-нной времени на Si в диапазоне можно пренебречь.

Из внутренних гибридных параметров схемы с общей базой только в выражениях для коэффициента передачи тока

в

(12.7)

И для Л'22б ВХОДЯТ новые частотные характеристики, так как обратная связь по напряжению не имеет никаких особенностей в отношении частотных свойств параметра h2ib- Коэффициенты передачи тока hzib и hzie подробнее рассмотрены в гл. 14. Выходная проводимость

h b = kugdiba / ,[2(1 -p,) + 2iQ] (12.8)

п.меет малую активную составляющую и емкость, почти в три раза большую по сравнению с (-у^иъ)- Активная составляющая на частотах, больших чем /i(l - Ро), сильно возрастает с ростом частоты. Емкость па частотах, больших /~/ь немного падает, как показывает точный расчет хода частотной функции а til а (рис. 12.2). В этом расчете ради простоты принято Ро= 1.

Рис. 12.2. Годограф функции а Ih а.

Обсуждавн1аяся выше частотная зависимость внутренних параметров транзистора в схеме с обш:еи базой не. всегда достаточна для составления схем замещения. Иногда требуется также знание соответствующих величин для схемы с общим эмиттером. Речь идет о параметрах г/е, г/с, hzie, hzze, которые могут иметь частотные характеристики, отличающиеся от соответствующих характеристик для схемы с общей базой.

Параметры уе и ус имеют одинаковый ход частотных зависимостей, коэффициент обратной связи по напряжению hze от частоты не зависит.

ft .

Выражения для ч^отных зависимостей элементов схемы замещения могут быть получены после упрощений для области частот ниже Q<(1-iPo):

0>

; Re (-А'22е) = 2д^ , (12.9)

Im {Ы ,)

gdu .

gcd = godi - М'у Gcd =

god 0>.

Обращает на себя внимание отпосительно малая величина активноР!* составляющей yed; соответствующая емкость несколько увеличивается по сравнению с величиной для схемы с общей базой. То, что Ced случайно совпадает со значением C*fd, которое определено из соотношения dQ-ldUе^в^ и часто называется диффузиониой емкостью, не должно удивлять нас. Величина проводимости А'ггс имеет большую активную составляющую и меньшую емкость по сравнению с соответствующими величинами для схемы с общей базой. Известное практическое значение имеет коэффициент усиления по току при коротком замыкании на выходе транзистора

° (12.10)

1 -Ро.4-У2

поскольку отсюда видно, что условие (о=(1-po)o)i представляет собой 45°-частоту Azie, что позволяет дать определение граничной частоты (гл. 14).

Проводимости для дрейфового транзистора также вычисляются в предположении, что уе==У£~1:

gd f

ЫДР

cth X

m sh X

cth X

cth X - 1

идР

(12.11)

Точный расчет частотных зависимостей не всегда возможен, ио обычно достаточно знать величину параметров для случая сильного дрейфового поля, что означает выполнение приближенных условий

ch X = sh X

th X = 1

2е

cth X = 1 + 2е~

2х

(12.12)

Эти приближения достаточно хороши, поскольку при х=2 они отличаются иа 5%, а при х=3 - на 1% от точных значений.

При таких предположениях получают соотношения

т

yi hgd ехр т 1

т

т

(12.13)

Уг kj,vhgd~-;:r (/W - х).

идР 2

т

т

т

т

т

2т

В условиях сильного дрейфового поля аргумент х [уравнение (4.25)J

может быть заменен соотношением

т

(1-Ро)

т

(12.14)

201 ~0

(р, град

0.1 0,2 0,5 1 2 5

а) 1

				.Модуль
- - ---	-----,

0 ВО -120 -160

-200

Qd 0.2 0.5 1 2

20 Ц

и

т

.>----------

Рис. 12.3. Частотная зависимость параметров внутреннего четырехполюсника дрейфового транзистора, имеющего сильное дрейфовое поле (тз4), отнесенных к низкочастотному значению.

---график точной зависимостн;----графики, построенные по приближенной формуле.

I г

t

4act6tHbte Зависимости ироЁодймостей yidy St, f/od, ot несенных к соответствующим низ-кочастотны-м эначени ям, шредставлены на рис. 12.3.

Эти величины, так же, как и для бездрейфового тран зистора, могут !быть представлены в виде активной и ре активной составляющей

1 + /сох

(О

т

(12.15)

т

ч

1 / со \

Ро) e

т

о

2т-Oil

Дрейфовое поле уменьшает все емкости, причем c,d уменьшается сильнее, чем Co,j. В целом следует отметить, что по сраппепию с бездрейфовым транзистором наблюдается улучшение частотных свойств.

Если выделить депствп1ельпую и мнимую составляющую проводимостей уы, уаи то получим соответствующие соотиошепня

g.d ga - %)-

2т

ScOi/n -

[1+23,(;7Z- 1)

с

.(12.1G)

2cOim e2m / w

Обе активные [проводимости малы и обе пропорциональны (1/Lp)2, лоокольку множитель (1 - Ро) можно просто связать с (wilp).

Элементы эквивалентной схемы замещения внутреннего транзистора. Для наглядного представления связи 348

между виутреНйим й внешним трайЗис^брбМ пеоб* Х0ДИМЫ1М упрощением является ©ведение в рассмотрение элементов эквивалентной схемы замещения, под кот*о-рыми понимают основные элементы (i?, L, С), а также управляемые источники тока и напряжения, из которых в совокупности составляется эквивалентная схема замещения. Эти элементы тесно связаны с физическими процессами и зависят от рабочей точки и температуры, а также, если стремятся составить модель транзистора, отражающую частотные овойспва, и от частоты.

Особый интерес представляют пассивные элементы эквивалентной схемы замещения внутреннего транзистора (без учета зарядных емкостей) yid, уы, уеа, уса и ут.

Для бездрейфового транзистора получаются в общем случае элементы эквивалентной схемы замещения, в том числе их частотная зависимость при широкополосной аппроксимации:

gid /С

th о

god -\- hc-kig.

th a

(12.17)

ged ~\ iced --- gd lb y<d -= kuvcd\

: h a

Ilpji этом для проводпли^стп обратно!! связи Ирли ис-ользовапо прпблпжеппе

(12.18)

Такие частотные зависимости пе Nmryr быть реализованы только лишь с одним частотио-зависящим элементом (г, /, с). Исключительно для тшзких частот можно получить частотно не зависящие элементы

31 gdku

(12.19)

Частотная зависимость (рис. 12.4) точных значений элементов эквивалентной схемы замещения, отнесенных к низкочастотным значениям, позволяет установить, что действительные величины, за исключением ged gcd, мо-

гут рассматриваться как постоянные -величины, до частот i/2, а емКости - даже до частоты /i.

Проводимости .ged (рис. 12.5) и gcd В значительной мере зависят от (1-Ро). Они существеиио увеличиваются с ростом частоты. Ниже частоты f==(l - Po)/i эти элементы можно рассматривать как не зависящие от частоты.

0.2 О

к

Ю

0,1 0,2 0,5 1

			/-/3		0.05 а

Рнс. 12.4. Частотная зависимость элементов эквивалентно!! схемы замещения, отнесенных к }!изкочастотному значению (индекс О ), бездрейфового тра!!Зистора [урав}!еиие (12.17)

Рис. 12.5. Частотная зависимость диффузионной проводимости

эмиттера, отнесе1!Ной к низкочл-стотному значению Я^г/о.

Участок. 11 ПК п за нтгый пунктирной линией, соотпетстпует схеме ламстгиля рис. 12,6. Индексом О оПозпачги!*! ии.чкочлсroTiii>ie э.чементы.

Проводимость Уг представляется наилучшим образом (в соответствии с ее индуктивным характером) как обратная пеличина суммы последовательного индуктивного и омического сопротивлений. Вследствие малого оазо-

л

т

Рнс. 12.Г). -)квнвалент11аи схема двух полюсн}!ка, замещающая проводи мость, составленная из трех элемен тов для лучшего приближения к ча стотной характеристи!<е.

вого сдвига (sh о/о) индуктивность /г в широком диапазоне частот может считаться не зависящей от частоты (рис. 12.4), в то время 1как частотная зависимость Гг начинается при частотах, близких -к /i.

Частотные завшости, фед^авйейные собтнй ями (12.17), не могут быть реализовамы с помощью схемы с одним сопротивлением. Для (получения 1более удачного совпадения с расчетными зависимостями строится схема двухполюсника, состоящая не из двух, а из трех (рис. 12.6) или даже большего числа элементов.

Дополнительное сопротивление Гг мало влияет на результирующую ем1Кость эквивалентного двухполюсника в области частот f<fu напротив, на активную проводимость оно влияет существенным образом. Бго 1величина может быть получена на основании разложения в ряд выражения, описывающего частотную характеристику. Таким путем получают выражения для сопротивлений:

б

(12.20)

До частот /<2/i приближеп^пое выражение для проводимости эквивалентной схе.мы, изображенной на рис. 12.6, совпадает с точными значениями (см. рис. 12.5). Аналогичным образом такое простое приближенное соотно-Н1епие может быть получено также и для проводимости ijrdy нужно лишь последовательно с ем1Костью Ccd выключить в схему сопротивление rzc = rdjbku-

Для дрейфового транзистора апп1роксимация параметров проводимости тремя элементами, не зависящими от частоты, более уместна, чем для бездрейфового транзистора, так как соответствующие активные проводимости часто сильнее зависят от частоты. Исходные уравнения для частотных зависимостей параметров (12.13), (12.14) позволяют рассчитать ие только основные элементы эквивалентной схемы замещения, данные .в уравнениях (12.15), (12.16), но и дополнительные ллены, характеризующее Некоторые сопротивления:

(12.21)

и

Если пренебречь этими второстепенными элементами, можно получить простую схему двухполюсника, элементы которого определяются уравнениями (12.17) и обладают существенной частотной зависимостью, как это наглядно демонстрируется рис. 12.7 па примере проводимостей yid и Уг.

Особенно сильное влияние частота оказывает па уг

и па крутизну Si. В противоположность бездрейфовому

. I 5

/ - -

транзистору фазовый угол для этих параметров должен учитываться уже три та1ких отношениях (ш/шзд) частот, при -которых фазовым углом для параметров бездрейфового транзистора еще можно пренебречь.

Как для дрейфовых, так и для бездрейфовых транзисторов строгий учет точных частотных характеристик необходим лишь в исключительных случаях. Приведенные же выше простые- соотношения должны быть приняты в расчет лишь условно, так как частотные свойства внешнего транзистора существенно зависят от внешних элементов схемы замещения (последовательные сопро-

отн. ed

1л

О

т		/77 = 4

0.6 -

Рис. 12.7. Частотная зависимость величин gidy Cid, Гг и Ir,

отнесенных к низкочастотному значению (индекс О ), для дрейфового транзистора с сильным полем (т^ 4) в базе

уравнение (12.13)

тивле1Н1Я, зарядные емкости), а также определяются геометрией структуры транзистора. Влияние дрейфового поля на свойства транзистора наглядно дс.чопстр!1рустся формулами, представленными в табл. 11.1.

Поскольку всегда возможно провести сравнение по этим формулам, то в ,ча.1Ы1еЙ1исм принято говорить просто об элементах эквивалентной схемы замещения транзистора без уточнения, какого именно - дрейфового илн бездрейфового.

ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ТРАНЗИСТОРОВ

Наличие у модели транзистора относительно сложных частотных зависимостей заставило искать простые и наглядные методы их описания. Такую возможность представляют эквивалентные схемы замещения. Переход от модели к схеме замещения может происходить двумя путями: в одном случае - от уравнения непрерывности, решаемого при определенных граничных условиях, к соотношениям четырехполюсников; в другом случае можно использовать аналогию мел<ду физическими процессами н электрическими овойствами и таким образом обходиться лишь чисто электрическими понятиями и величинами.

Кроме удобств, которые представляет применение схем-аиалого'в, наглядная графическая интерпретация токов и напряжений внутреннего транзистора помогает глубоко попять его частотные свойства.

Обычные схемы замещения опюсятся к малосигнальному режиму работы, хотя существуют методы построе-!ня схем замещения и для режима большого сигнала.

Рассмотрим более подробно схему-аналог внутрен-iero транзистора. Метод аналогий преследует цель представить процесс движения неосновных носителей в базе транзистора как чисто электрический процесс, т. е. заменить уравнения переноса и непрерывности уравнениями электрических цепей.

С физической точки зрения движение носителей заряда через базу транзистора является биполярным переносом заряда. Если ввести в-рассмотрение заряд, приходящийся на единицу длины,

q{x)qap(x),

(13.1)

то уравнения переноса и пепрерывности для единицы объема с площадью а и длиной dx приобретают вид

ходе Длинной линии) (эффект Ирли). ,11ри учёте этого эффекта возникает необходимость включить на конце длинной линии источник переменного напряжения:

де и^,,-переменное напряжение на выходе транзистора. Считается

что толщина базы (длина линии) определяется только постоянным наиряженнем и равна Wo.

Кроме того, через клеммы внутреннего четырехполюсника (выходные клеммы ДЛИННОЙ линии) протекает ток короткого замыкания на выходе, который почти пе связан с эффектом модуляции толщины базы. Таким образом, на конце длинной линии должен быть включен идеальный (активный) чсты[)ехполюс11ик с коэффициентом

	Л винная линия I
	г'.д'.с
			4

- № f

,4 /тина й линий

Рнс. 13.2. Электрическая схема-аналог процесса переноса неосновных посптелс!! заряда через область базы бездрейфового транзистора, состоящая из aKriiBHOro четырехполюсника, нроЕоднмостп и отрезка дл.инной липни.

Акцизный >hi bipoxiu Л|()с

1к отражает iipoitecc модуляции ширины запиракяпс

передачи тока, равным I, и oihohichhcm выходного напряжения к входному, равным (рис. 13.2). Эта физическая схема заме-

щения, относящаяся к внутреннему транзистору, составляет основу целого ряда схем. которые следуют из дапной при более нли менее допустимых упрощениях.

13.1. Схемы замещения и их физическое обоснование

Цель построения схемы замещения - дать .представление о процессах в транзисторе (хотя и формальное, но способствующее пониманию электрических процессов), т. е. выразить электрические свойства через эквивалентную схему, состоящую из .пассивных элементов и генераторов (circuit parameters).

Наряду с чисто формальным представлением процессов построение схемы замещения имеет целью дать представление о геометрических, физических и технологических параметрах. Это возможно, та-к как .каждый элемент схемы замещения соответствует одному или нескольким определенным параметрам (device parameters)

tpaHSHCTOpa. Даже конструкция транзистора находит свое отражение в схеме замещения.

Схемы замещения можно классифицировать по группам:

- формальные, т. е. такие, которые соответственно формальному представлению четырехполюсника имеют максимум четыре элемента схемы;

- физические, в которых с помощью аналогий переводят процессы в транзисторе на язык электричества . Построение достаточно полной и точной физической схемы замещения сложно, так как такая схема должна содержать много элементов и, кроме того, вид схемы сильно зависит от конструктивных особенностей транзистора;

- практические, которые получаются путем упрощения физических схем замещения. Для практического применения, как правило связанного с исследованием частотных свойств в ограниченном интервале частот, и формальные (из-за слабой их наглядности о внутренних процессах), и физические (из-за чрезвычайно большого количества необходимых элементов схемы) редко применимы. Поскольку количество элементов, необходимых для исследования свойств в избранном диапазоне частот, уменьшается до минимума, схема теряет свою универсальность.

Для построения схемы замещения необходимо учитывать:

- процесс движения носителей заряда в базе с помощью пассивного четырехполюсника длинной линии;

- диффузию электронов в эмиттере с помощью двухполюсника длинной линии;

- модуляцию ширины запирающего слоя с помощью активного четырехполюсника с параметрами, не зависящими от частоты;

- зарядные емкости;

- конструктивные емкости;

- 1ПОСледовательные сопротивления (но возможности раздельно от зарядных емкостей);

- индуктивности вводов;

- сопротивление тела коллектора.

Многочисленные варианты схем замещения различаются в первую очередь схемной интерпретацией внутреннего транзистора, так что обсуждение схем замещения может преимущественно ограничиваться внутренними элементами схемы замещения.

Физические KBHftaAeHtrtbie сЗсе!к*ы заМеЩенЙй йозйй-ляют представить движение неосновных носителей через область базы с помощью модели длинной линии, соединенной с активным, Не зависящим от частоты четырехполюсником (рис. 13.2), так, как это показано для общего четырехполюсника (рис. 11.1). На рис. 13.3 приведена соответствующая модель схемы замещения, которая может быть легко дополнена другими проводимостями

и

(UfUfH---T

		Лии IJ

		Лин /J

о

Рис. 13.3. Эквивалентные схемы замещения внутреннего транзистора, образующиеся при соединении двух отрезков длинных линий, а также двух генераторов:

а) схема из двух одинаковых отрезков длинных линий и двух генераторов напряжения. При замене выходного иапр5гжения с fj иа следует рассматривать величины, стоящие в скобках;

б) схема из двух различных отрезков длинных линий и двух генераторов

ti) счемп из двух различных отрезков длинных лнниЙ с одним генератором

тока и одним генератором напряжения.

((oCes, coC<;s и т. Д.), подключаемыми к входным и к выходным клеммам четырехполюсника. Эта схема замещения имеет прежде всего тот недостаток, что на ее выходной стороне явно отсутствует проводимость, которую, однако, можно реализовать с помощью соответствующего расчленения длинной линии (включая активный четырехполюсник, последовательно подключаемый к длинной линии) . Подобные расчленения составляют основу для

-----1,4

составления ряда практических схем замещения часть

которых рассматривается ниже.

Уравнения четырехполюсника внутреннего бездрейфового транзистора [уравнение (3.25)] можно пояснить следующим образом: ток на входе (выходе) *> длинной линии состоит из действительного компонента

9к

th в

(13.10)

(этот ток втекает в отрезок однородной длинной линии замкнутой накоротко на входе (выходе)) и комплексно го компонента

/ -и .

Г4 sh о

2-

(13.11)

Этот ток можно представить как ток, вы-

званный действием идеального генератора напряжения UikuiV) на конце (в начале) рассматриваемой длинной линии. На основании этих соображений построена схема замещения, показанная на рис. 13.3,а. Ток на конце

(в начале) длинной линии равен току /2(/i) на выходе (входе) общего четырехполюсника. Благодаря такому толкованию уравнений четырехполюсника достигается расчленение длинной линии {Лин. I) (рис. 13.2) на две совершенно равноправные линии и два идеальных

генератора напряжения. Наконец, напряжение kuU2 на выходе может быть заменено через Уг, если все элементы выходной длинной линии заменить скорректированными элементами, а именно - продольное сопротивление увеличить до rVu, поперечные проводимости (ё\ сое') уменьшить до Sku, cocfeu. Из соображений эквивалентности управляющее напряжение Ui на входе второй длинной линии должно быть увеличено в \/ku раз.

В скобках стоит аналогичная величина, относящаяся к про-тнроположнон стороне четырехполюсника.

Следует заметить, что через внешние клеммы отрез-

в

ков длинных линий протекают токи h (входная длинная

линия) и соответственно h (выходная длинная лин'ия). Поэтому генераторы напряжений можно заменить идеальными генераторами токов (рис. 13.3,6), однако в этом случае на входе и выходе общего четырехполюсника действует сопротивление холостого хода длинной линии. Можно представить и комбинированную схему замещения с одним генератором напряжения и одним генератором тока (рис. 13.3,в).

13<2. Практические схемы замещения транзистора в схеме с общей базой

Модель, построенная на основе длинной линии, и следующие из нее различные виды схем замещения оказываются очень сложными, поэтому для практического применения используется простой четырехполюсник, чаще всего в виде П- или Т-образной схемы с дискретными элементами, как это было уже рассмотрено в гл. 11 для параметров четырехполюсников.

Рис. 13.4, Замена четырехполюсника проводимости П-образнон эквивалентной схемой.

в зависимости от области частот псперечние проводимости могут быть упрощены. В области частот до /=l,5-2/i необходимы четыре элемента, до ffi - три, а до -два.

Одна из таких, на первый взгляд, сложных схем изображена на рис. 13.4. Ее можно применять до частот / < 1,5/i *\ Если требования к точности схемы менее жесткие, то емкость Xjrdm, включенная параллельно Гсг/6, может быть опущена. Для еще более простых случаев

-.. - -

Если в качестве характеристической частоты используется не частота fi, а граничная частота fp=fi(V8), то в уравнениях, определяющих элементы схемы замещения, могут появиться необоснованные численные коэффициенты.

Активный

п. а. пассивный четырех-чпал полросник четырехполюсник

Рис. 13.5. Схема замещения Зэвелса, в которой отрезок длинной лн-miH заменен П-образным четырехполюсником в эквивалентной форме.

а) прп применении двух генераторов:

о) при применении одного генератора и сосредоточенных элементов; н) замена участка пени в схеме 6) другим участком с генсраюром нанря ния, управляемым входным напряжением.

Рис. 13.6. Эквивалентная схема замещения Ирли.

а) применение иа входе двухполюсника и простого четырехполюсника длинной линии на выходе;

б) учет сопротивления базы и замена выходного четырехполюсинка двухполюсником;

в) замена треугольника, состоящего из с, с^ и (см. рис. 13.6,6) эквивалентной звездой;

г) Т-образная схема замещения Ирли для области низких частот.

- г <

Мбжно считать, что. г^/б-Ь. Такая уйроЩеййай езсеМЙ может быть успешно применена до частот f=fi/2. На низких частотах (/<C/i) индуктивность на единицу длины и может не рассматриваться, так что схема замещения получается сравнительно простой.

Рис. 13.7. Эквивалентная схема замещения При-чарда.

Имеется целый ряд модификаций схемы замещения, представленной на рис. 13.4, которые предназначены для области высоких частот, среди которых наибольшее распространение получили схемы Зэвелса (рис. 13.5), Ирли (рис. 13.6), Причарда (рис. 13.7) и некоторые другие специальные варианты этих схем*).

13.3. Практические схемы замещения транзистора в схеме с общим эмиттером

Схемы замещения транзистора в этом случае имеют скорее практическое, чем физическое значение и часто исследуются именно в связи с применением. Построение этих схем тесно связано со схемами, относящимися к транзистору с общей базой. Формально можно принять схему замещения, общую для схемы с общей базой и применить лишь параметры для схемы с общим эмиттером. Практически применяемые схемы замещения являются схемами, построенными на основе П-образной схемы внутреннего транзистора (рнс. 10.3), которые получают либо из формальных схем, либо за счет преобразований схемы Зэвелса, построенной для схемы с общей базой (рис. 13.5) и снабженной источником напряжения (рис. 13.8,6).

В зависимости от области применения эта схема больше или меньше модифицируется с целью более подробного разъяснения свойств реальных транзисторов.

) В русском переводе описание этих схем опускается. - Прим.

Довольно хорошее приближение к реальным транзисторам схема замещения Зэвелса дает и при учете внешних схемных элементов. Эта схема замещения для случая включения транзистора с общим эмиттером строится на основе соответствующей схемы с общей базой (рис. 13.5,6, в) путем .простой замены эмиттерной клемме

Рис. 13.8. П-образная эквивалентная схема замещения транзистора, включенного в схему с общим эмиттером:

а) схема Джиаколетто. в области частот ? < fi индуктивностью можно пре-небречь;

б) при замене выделенного пунктиром участка получается схема замещения Зэвелса.

МЫ на базовую, причем изменяется лишь знак управляющего генератора напряжения. Диапазон частот, в котором может быть применена эта схема, остается тем же,

что и для схемы с общей базой.

Однако наибольшее распространение для схемы с общим эмиттером получила схема замещения Джиаколетто, которая строится на основе схемы, пзображеннон на рис. 13.8,а, с учетом того, что Ssb-Sm /г-О- Эта схема применима в диапазоне частот до i/2 и даже доЬ-

L i

Рис. 13.9. Схема замещения Причарда для транзистора, включенного С общим эмиттером,

Благодаря широкому распространению и большому диапазону частот применимости эта схема часто просто называется высокочастотной схемой замещения транзистора.

Недостатком схем замещения Зэвелса и Джиаколетто является то, что необходимо знать внутреннее напря-

жение Uebr. В шринципе его можно определить, если рассмотреть распределение входного напряжения между элементами делителя гь и уе, но при этом в схеме замещения появляется элемент, зависящий от частоты. С целью устранения этой трудности Причард предложил схему замещения, в которой управляющей величиной является ток базы (рис. 13.9).

13.4. Геометрические структуры транзисторов и их схемы замещения

Строгий метод построения схемы замеще{1ия транзистора, учитывающей его геометрическую структуру, должен опираться на расчет миогомерпой модели движения носителей заряда, включая и процесс рекомбинации их на поверхности, как это было доказано с помощью численных расчетов и построения аналоговых схем. Такие схемы замещения для практических целей слишком сложны. Обычно ограничиваются одномерпоп моделью, а затем вводят в эквивалентную схему элементы для объяснения прострапственпых процессов, а также особенностей, связанных с методом изготовления транзистора и его структурой. С практической точки зрения различные конструкции транзисторов при не слишком больших плотностях токов имеют малое отличие по своим внутренним схемам замещения. Однако имеется много особенностей, связанных с учетом внешних элементов: зарядных емкостей и сопротивлений базы. В зависимости от метода изготовления и вида структуры транзистора могут быть построены различные схемы замещения: для плоскостной (рис. 13.10) и специально для меза-структуры (рис. 13.11).

Схема замещения для плоскостной структуры транзистора строится сравнительно просто. В то время как внешние элементы этой схемы в широких пределах слабо зависят от положения рабочей точки, внутренние элементы существенно зависят от ее положения (особенно от тока эмиттера) и от частоты. Для больших то-

ков преобладающую роль иг{>ают внешние элементы, для малых токов эмиттера и больших напряжений на коллекторе (малая эффективная ширина базы) важны внутренние элементы.

Внтрен-нии^траи-

\3ucmop

Рис. 13.10. Структурная эквивалентная схема замещения плоскостной и меза-структуры, в которой нельзя пренебречь диодом коллектор - база.

Эта схема представляется в виде гС-цепо-чек для описания малосигиальных свойств.

Определенные сложности при построении схемы за-мещегитя плоскостной структуры возникают вследствие того, что площадь коллектора больп1е площади эмиттера. Это особеппо отчетливо проявляется в ииверспом режиме работы. Чтобы учесть разницу площадей, зарядная емкость коллектора разделяется на несколько емкостей, которые подключаются к промежуточны.м точкам между Arfj.

о е

о-Г

Е

Ин±з-о

Рис. 13.11. Простая эквивалентная схема замещения меза-тра1[зист0-ра при пренебрежении внутренней обратной связью:

а) при прушенеипи включения звездой для учета действия диода коллектор - база;

б) при применении П-образного включения для учета действия диода.

1 ... 14 15 16 17 18 19 20 ... 24