Основными электрическими параметрами транзистора являются:
а) - зависимость тока эмиттера от напряжения эмиттер-база ();
б) коэффициент усиления по току в режиме общей базы(ОБ) и общий эмиттер(ОЭ) и его зависимость в диапазоне частот, соответственно ;
в) - падение напряжения на коллекторе в режиме насыщения;
г) - напряжение пробоя коллектора в режиме ОЭ.
Зависимость тока эмиттера от определяется по формуле:
, где - площадь перехода эмиттер-база, максимальный размер эмиттера, который является типовым для транзистора;
;
;
;
- ширина базы;
- концентрация электронов в базе;
- концентрация дырок в базе.
- концентрация собственных носителей заряда в полупроводнике при температуре , для кремния при температуре Т, (примем ) определяется по формуле:
;
, где - подвижность электронов в базе, определяемая в зависимости от концентрации примесей в базе по графику[2, рис.5.16] для типовых структур.
Оптимальная площадь эмиттерного перехода определим по формуле:
Характеристика имеет явно выраженное напряжение отсечки , которое определяет ощутимую по току инжекцию электронов в базу. Напряжение отсечки ориентировочно определяет падение напряжения при прямом включении на переходе эмиттер-база, которое для транзистора составляет величину в пределах
Напряжение отсечки определяется по формуле:
, где
Коэффициент усиления транзистора по току определяется по формуле:
, где , фиксированы типовым распределением примеси;
- диффузионная длина неосновных носителей в базе для типовых транзисторов.
;
Коэффициент усиления по току в режиме общей базы определяется по формуле:
Величина обедненного слоя перехода база-коллектор определяется по формуле:
, где и диэлектрические постоянные вакуума и кремния соответственно;
- внешнее напряжение на переходе база-коллектор;
- градиент концентрации примесей на переходе, определяется из графика [3,рис.1.3.];
.
От сопротивления тела коллектора зависит быстродействие транзистора. Для расчета сопротивления коллекторную область разбивают на участки простой конфигурации, для которых несложно подсчитать вносимое ими сопротивление.
Сопротивление простейших конфигураций можно определить по формулам:
для а: ;
для б: ;
для в: ;
для г: .
Размеры взятого нами маломощного типового транзистора[1,стр.42,Рис1.37а]
; ; ; ; ; ;;
; ; ;
- удельное сопротивление коллектора. Рассчитаем сопротивления тела коллектора.
Рассчитаем барьерные емкости изолирующего, эмиттерного и коллекторного переходов.
- удельное сопротивление коллектора.
- удельная барьерная емкость дна эмиттерного перехода
- удельная барьерная емкость бока эмиттерного перехода.
- емкость эмиттерного перехода
Емкость коллекторного перехода находим как:
, где
,
Барьерную емкость изолирующего перехода находим как:
, где ,
Определим основные параметры транзистора: статический коэффициент передачи и коэффициент усиления .
, где - коэффициент инжекции эмиттерного p-n-перехода, - коэффициент переноса.
Коэффициент переноса определяем по формуле:
, где - среднее время жизни неосновных носителей в базовой области;
Коэффициент инжекции эмиттерного p-n-перехода определяем по формуле:
,где - средний коэффициент диффузии дырок в эмиттере, - удельное количество донорной примеси в эмиттере.
; ; ; ; ; ; .
;
Если считать , , , то получим что:
.
Из приведенного выше уравнения можно найти , необходимое для расчета :
;
Найдем удельное количество донорной примеси в эмиттере:
Определим количество акцепторной примеси базовой области n-p-n транзистора :
, где
- максимальная концентрация примеси в базовой области;
- координата максимальной концентрации примесей в базовой области.
Тогда получим:
Окончательно коэффициент инжекции:
Тогда статический коэффициент передачи:
Коэффициент усиления по току:
Частотная характеристика транзистора описывается параметром , т.е. частотой при которой схема имеет величину статического коэффициента передачи, равную единице (). Постоянную времени коэффициента передачи можно представить как:
, где - постоянная времени эмиттерного перехода; - постоянная времени пролета носителей через базовую область; - постоянная времени, определяющая пролет носителей через обедненный слой;- постоянная времени коллекторного перехода.
Найдем постоянную времени эмиттерного перехода по формуле:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.