Файл: Маркова В.Н. Малютки ПТ.pdf

ждается выделением тепла на сопротивлении перехода. Нагрев полупроводника вызывает появление добавочных носителей тока, в связи с чем повышается температура перехода. Если во внешней цепи нет ограничивающего сопро­ тивления, при возрастании тока может прои­ зойти необратимый пробой, который нарушит структуру перехода. Сопротивление запертого перехода весьма велико. В схеме с общим эмиттером через открытый коллектор прохо­ дит ток, в десятки раз превышающий величину входного тока базы. Поэтому рассеяние мощ­ ности на коллекторе играет решающую роль в общем балансе рассеиваемой на триоде мощ­ ности.

Зависимость коэффициента а от 'темпера­ туры довольно сложная. Увеличение скорости диффузии обусловливает рост коэффициента а, а снижение эффективности эмиттера за счет роста ' проводимости базы снижает зна­ чение ос. Если проводимость в базе и эмит­ тере изменяется одинаково, например в выра­ щенной структуре, где NA^ N D^ значение а в некоторых пределах зависит только от теп­ ловой скорости диффузии носителей в базе D§.

Влияние температуры на коэффициент В значительно сильнее, чем на коэффициент а. Это объясняется характером соотношения ко­ эффициентов В и а.

С максимальной температурой, при кото­ рой может работать, т. е. усиливать сигнал ПТ, связана и максимальная мощность рас­ сеяния Рмакс. Чем массивней корпус, тем больше его поверхность и меньше перегрева­ ется ПТ, Однако при повышении температуры

28

среды теплоотдача ухудшается. Если предста­ вить перепад температуры как перепад напря­ жения, а поток мощности как ток (рис. 7), за­ висимость этих величин будет:

T „ - T K= P R Tt;

Тк — Тс = PRT;,

Tn- T c ^ P ( R Tl + RT2),

где RT — тепловое сопротивление,, град/вт-,

Р— мощность, вт.

Вэтих уравнениях допустимая температу­ ра перехода (коллектора) связана с допусти­ мой мощностью рассеяния таким соотноше­ нием:

Триоды серии П201 — П203, имеющие кор­ пус с радиатором, работая в качестве усили­ телей мощности звуковой частоты или пре­ образователей тока, рассеивают мощность до

10 вт, а серии П207—П208А— до 100 вт.

В ы с о к о ч а с т о т н ы е с в о й с т в а п л о с к о с т н ы х т р а н з и с т о р о в . В гене­ рирующих, усилительных и импульсных схе­ мах высокочастотные свойства ПТ опреде­ ляются в основном четырьмя факторами: пре­ дельной частотой усиления по току, усилением по току и по мощности, предельной мощ­ ностью рассеяния. Эти величины неразрывно связаны друг с другом и ни одна из них не может быть выбрана произвольно.

29

Предельной частотой усиления по току fa называется частота, при которой коэффициент

на рис. 8, предельную частоту fa и усиление по мощности К можно рассчитать по фор­ мулам

30

Здесь А — постоянный коэффициент; S n—пло­ щадь перехода, S n— hd, где h — высота кри­ сталла; d — протяженность перехода.

Чем выше средняя скорость диффузии ды­ рок при данной температуре и, следовательно, выше статистическая величина Dб, тем скорее все дырки, избежавшие рекомбинации, достиг­ нув коллектора, вольются в коллекторный ток, тем круче передний фронт выходного импуль­ са. Чем меньше скорость дырок, тем дольше движутся они в базе, тем положе передний фронт выходного импульса. Время прохожде­ ния неосновных носителей (время пролета ?пр) от эмиттера к коллектору обратно пропор­ ционально ширине базы. Если время пролета ненамного меньше длительности импульсов и интервалов между ними, то часть инжектиро­ ванных дырок не будет достигать коллектор­ ного перехода.

В момент, соответствующий окончанию сиг­ нала на входе, основная часть дырок будет в пути и амплитуда тока на коллекторе не до­ стигнет значения аоА/э. Между тем, при U3—О прекратится движение носителей к коллекто­ ру. Значительная часть носителей будет ре­ комбинировать, а коллекторный* ток начнет уменьшаться; при этом будет формироваться задний фронт выходного импульса. Таким об­ разом, передний и задний фронты перекроются, импульс по амплитуде уменьшится, в свя­ зи с чем ухудшатся усилительные свойства ПТ. Уменьшение импульса по амплитуде с ро­ стом f вызывает на высоких частотах резкое снижение коэффициента ос.

31

Модуль а в уравнении (6) показывает, что описанная зависимость относится только к аб­ солютной величине коэффициента передачи. Отставание тока коллектора от тока эмиттера за счет конечного времени пролета означает сдвиг токов по фазе. Очевидно, среднее стати­ стическое время пролета определяет предель­ ную частоту fa. Формула (7) выведена с уче­ том только эффективности переноса носите­

лей; величина ле2 = tnp.

ZU б

Поиски путей повышения предельной ча­ стоты усиления привели к созданию дрейфово­ го триода. В дрейфовом ПТ постепенное изме­ нение концентрации примеси от эмиттера к коллектору, т. е. перепад концентраций носи­ телей, приводит к возникновению в базе сла­ бого электрического поля Ет. Неосновные но­ сители не только не диффундируют, но и дрей­ фуют в поле базы. Средняя скорость дрейфа определяется выражением і>др=р,р.ЕэК, а ско­

мерного случая). Сравнение этих скоростей показывает, что равенство г>др= о ДИф наступа­ ет тогда, когда £ Эк=100 в/см. Теоретически значение Um= E BKw в германии может дости­ гать 0,36, а в кремнии 0,66 в. Если w а* 1 мкм (обычно для дрейфовых ПТ), то для германия максимальное значение Еэк^ЗбОО в/см, а для кремния ^ = 6 6 0 0 в/см. Такие большие поля были бы ненамного меньше полей перехода. Это в принципе изменило бы работу транзи­ сторов. В реальных ПТ хотя Евк составляет

32

где Ск — емкость коллектора, пф.

Наибольшее влияние на частотные свойст­ ва транзисторов оказывает зарядная емкость Лоллектора С кзар (обычно С к.зар — 10 пф). Иногда влияние этой емкости сказывается на частотах порядка 1 Мгц. Для ее уменьшения сокращают площадь коллекторного перехода SK. Наименьшая емкость получена у поверх­ ностно-барьерных, микросплавных транзисто­ ров и в новейших конструкциях дрейфовых триодов.

Для хорошей работы транзистора на вы­ соких частотах показательна его максималь­ ная частота генерации /макс, определяемая как частота, при которой усиление по мощности становится равным единице. Это наиболее удачная характеристика, содержащая все ос­ новные параметры транзистора, так как во всех схемах важна мощность выходного сиг­ нала.

В схеме с общим эмиттером

где /а — предельная частота усиления, Мгц. Выражение под корнем называется фактором качества М. Оно довольно полно характери­ зует усилительные свойства транзистора и мо­ жет быть представлено в другой форме:

к ,м а к с

* WK

34