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.