в області високих частот

Фізична еквівалентна схема транзистора в області високих зображена на рис.5.5. За прізвищем її автора цю схему іноді називають схемою Джіаколетто. У своїй вихідній частині схема Джіаколетто нагадує еквівалентну схему у g -параметрах (рис.4.З): джерело струму тут також зашунтоване вихідним опором . Однак, вхідна частина цієї схеми, побудова зовсім інакше. Принципова відмінність еквівалентної схеми Дкіаколетто від раніше розглянутих полягає у тому, що в ній враховується поперечний опір бази. Нагадаємо, що база - це тонкий шар слабко легованого напівпровідника товщиною порядку І мкм при поперечних розмірах порядку І мм. Вивід бази, позначений літерою Б, знаходиться на периферії цього шару, тоді як всі процеси проходження струму обумовлені, в основному, його центральною частиною. Так, наприклад, коли йдеться про напругу на емітерно-базовому переході, якою обумовлена величина струму , то треба мати на увазі різницю потенціалів між емітером і точкою БІ, яка знаходиться в центрі базового шару і яку надалі ми називатимемо "істиною базою". Ця напруга відрізняється від прикладеної до вводів Б та Е на вличину спаду напруги на поперечному опорі . Через слабку легованість бази та її малу товщину цей опір може бути досить великим і досягати сотень, чи навіть тисяч Ом.

Тому роботою транзистора, точніше його колекторним струмом, в дійсності керуватиме не прикладена до вводів вхідна напруга , а та її частина, яка виявляється прикладеною між емітером та істиною базою - точкою Б1. Цей висновок і врахований у фізичній еквівалентній схемі, де джерело струму у колекторному колі керується саме напругою , а не . Нехтуючи, поки що, відгалуженням струму через резистори та ємністю можна записати

[1] (5.7)

де - крутість прохідної характеристики транзистора. Оскільки , то її можна визначити як

(5.8)

де - диференціальний опір емітерно-базового переходу, визначений вище виразом (1.4).

Напруга створюється внаслідок проходження базового струму через комплексний опір , утворюваний паралельним сполученням резистора та ємності .

(5.9)

З цього виразу ясно видно, що колекторний струм (амплітуда його змінної частини ) з підвищенням частоти зменшується, оскільки зростає шунтуюча дія ємності , і керуюча напруга зменшується. Тим самим в еквівалентній схемі моделюються частотні властивості реального транзистора. Слід лише підібрати величини елементів еквівалентної схеми так, щоб досягти найкращого кількісного збігу.

Вираз (5.9) за своєю структурою подібний до виразу (5.5), який можна переписати так: :

(5.10)

Щоб еквівалентна схема мала такі ж частотні властивості, як і реальний транзистор, слід прирівняти один одному відповідні члени виразів (5.9) і (5.10), а саме

Звідсі одразу ж визначаються елементи еквівалентної схеми

(5.11)

, (5.12)

де - значення цього параметра на нульовій (низькій) частоті.

Вхідний опір транзистора на низьких частотах , отже

(5.13)

Розглянемо тепер решту елементів еквівалентної схеми. Ємність є реально існуючою бар’єрною ємністю закритого колекторного переходу. Резистор моделює внутрішній зворотний зв’язок у транзисторі, який описується параметром . У відповідності до (4.19а) можна записати

при та .

Оскільки ж при можна вважати, що = , то

звідки (5.14)

Для вихідного кола, згідно до закону Кірхгофа, маємо

(знову ж таки при та ).

Враховуючи, що дістанемо

або нехтуючи останнім доданком (з причини дуже великих значень )

(5.15)

Отже, таким шляхом елементи схеми Джіаколетто можна виразити через - параметри транзистора та його граничну частоту .

5.5. Маркировка та класифікація транзисторів,

У відповідності з діючим на даний час стандарртом, транзисторам присвоюються позначення, які складаються з чотирьох елементів:

перший елемент - літера або цифра, що вказують на матеріал, з якого виготовлений транзистор (Г або І - германій, К або 2 - кремній, А або 3 - арсенід галію);

другий елемент - літера, яка позначає вид транзистора (Т - біполярний, транзистор; П - польовий);

третій елемент - цифри, перша з яких визначає класифікаційний номер транзистора, а дві наступні (від 01 до 99)[2] - порядковий номер розробки в даному класі. Класифікація транзисторів ведеться за двома параметрами:

n граничній потужності , що розсіюється транзистором і яка забезпечує задану надійність при тривалій роботі, та

n граничній частоті при увімкненні за схемою СБ. Позначення класів наведені в табл.5.1.

Табл.5.1.

	Малої потужності 0.3 Вт.	Середньої потужності 0.3 - 1.5 Вт.	Великої потужності 1.5 Вт.
Низькочастотні < 3 МГц	101 - 199	401 - 499	701 - 799
Середньочастотні = 3-30 МГц	201 - 299	501 - 599	801 - 899
Високочастотні > 30 МГц	301 - 399	601 - 699	901 - 999

Четвертий елемент - літера, яка вказує різновид серед даного типу транзисторів. Вони можуть відрізнятися, скажімо, значеннями параметра , або будь-яких інших параметрів.

Так, наприклад, ГТ605А розшифровується так: германійовий транзистор, середньої потужності, високочастотний, номер розробки 05, різновид А. Або КТ315А - кремнійовий, малої потужності, високочастотний, розробки 15 різновид А.

Контрольні питання до розділу

"Частотні властивості біполярного транзистора"•

І, Чому в транзисторі зміни струму колектора відстають у часі по відношенню до змін струму емітера?

2. Чому в моменти різкої зміни струму емітера спостерігаються сильні сплески величини струму бази?

3. Яким способом можна прискорити рух неосновних носіїв у базі від емітера до колектора?

4. Що таке гранична частота транзистора, увімкненого за схемою СБ? Як вона позначається?

5. Яким є зв’язок між граничною частотою та товщиною бази?

6. При якому увімкненні транзистор може успішно працювати до більш високих частот - за схемою СЕ чи за схемою СБ?

7. Який зміст має максимальначастота генерації ?

6. Який фізичний зміст має опір у еквівалентній схемі Джіаколетто?

9. Який елемент у схемі Джіаколетто моделює ефект Ерлі?

10.Як залежать крутість та опір від постійної складової струму колектора?

11. Чім відрізняється крутість прохідної характеристики від крутості, яка фігурує у схемі Джіоколетто? Котра з них більша ?

12. Чи залежить величина від режиму транзистора (граничну частоту вважати

незмінною) ?

ІЗ. Розшифруйте позначення транзисторів ГТ404Д, КТ340В, КТ8І6Б, КП307Ж.

14. Яке позначення мав би германійовий біполярний транзистор з граничною частотою 8 МГц та граничною потужністю розсіювання 150 мВт?

Задачі до розділу

1.Знайдіть середній час дифузії електронів через базу германійового -транзистора. Товщина бази 6 мкм, коефіцієнт дифузії електронів у германії 50 см² с^{-1 .}

2. Обчисліть граничну частоту транзистора, увімкненого за схемою СЕ. Середній час дифузії неосновних носіїв через базу 0.1 нс, коефіцієнт = 0,97 .

3. Чому дорівнюватиме коефіцієнт на частоті Гц, якщо =3 МГц, а ?

4. Визначте граничну частоту транзистора , якщо , а = 30 МГц.

5. Визначте елементи еквівалентної схеми Джіаколетто за такими даними: 1500 Ом;

= 50; = 5.10^-4 См; = 2 МГц; = 1 мА.

[1] Оскільки аналізується робота транзистора в області високих частот, то тут і далі під величинами струмів і напруг слід розуміти їх змінні складові, точніше, - їх комплексні амплітуди.

[2] Інколи у великих серіях буває по три або навіть і по чотири цифри, наприклад, КТ3107Е