аряду в базі транзистор не може здійснювати досить швидке включення і виключення, тобто не забезпечує достатню швидкодію ключового режиму.
На рис. (9-2) показаний ще графік струму бази, побудований на підставі співвідношення. Як видно, струм цей має складну форму. p> Спеціальні транзистори для роботи короткими імпульсами повинні мати малі ємності і тонку базу. Як правило, це малопотужні дрейфові транзистори. Щоб швидше розсмоктувався заряд, що накопичується в базі, в неї додають у невеликій кількості домішки, що сприяють швидкої рекомбінації накопичених носіїв (Наприклад, золото). <В
8. Математична модель біполярного транзистора.
Загальна еквівалентна схема транзистора, використовувана при отриманні математичної моделі, показана на рис.10-1 . Кожен p - n -перехід представлений у вигляді діода, а їх взаємодія відображено генераторами струмів. Якщо емітерний pn-перехід відкритий, то в ланцюзі колектора буде протікати струм, дещо менший емітерного (через процес рекомбінації в базі). Він забезпечується генератором струму. Індекс N означає нормальне включення. Так як в загальному випадку можливо і інверсне включення транзистора, при якому колекторний p -n -перехід відкритий, а емітерний зміщений у зворотному напрямку і прямому колекторному току відповідає емітерний струм, в еквівалентну схему введено другий генератор струму, де - коефіцієнт передачі колекторного струму.
Таким чином, струми емітера і колектора в загальному випадку містять дві складові: інжектіруемого (або) і збирану
(або):
В , (10.1)
Емітерний і колекторний p -n -переходи транзистора аналогічні p -n -переходу діода. При роздільному підключенні напруги до кожної переходу їх вольтамперних характеристика визначається так само, як і у випадку діода. Однак якщо до одного з p -n -переходів прикласти напругу, а висновки іншого p -n -переходу замкнути між собою накоротко, то струм, що протікає через p -n -перехід, до якого прикладено напругу, збільшиться через зміни розподілу неосновних носіїв заряду в базі. Тоді:
, (10.2)
де - тепловий струм емітерного p -n -переходу, виміряний при замкнутих накоротко висновках бази і колектора; - тепловий струм колекторного p -n -переходу, виміряний при замкнутих накоротко висновках бази і емітера.
В
Рис. 10-1. Еквівалентна схема ідеалізованого транзистора
Зв'язок між тепловими струмами p -n -переходів, включених роздільно, І тепловими струмами, отримаємо з (10.1 і 10.2). Нехай. Тоді. При. Підставивши ці вирази в (10.1), для струму колектора отримаємо. p> Відповідно для маємо
Токи колектора і емітера з урахуванням (10.2) приймуть вигляд
В
(10.3)
На підставі закону Кірхгофа струм бази дорівнює:
(10.4)
При використанні (10.1) - (10.4) слід пам'ятати, що в напівпровідникових транзисторах в самому загальному випадку справедливо рівність
(10.5)
Вирішивши рівняння (10.3) відносно, отримаємо
(10.6)
Це рівняння описує вихідні характеристики тран-зістора.
Рівняння (10.3), вирішені відносно, дають вираз, характеризує ідеалізовані вхідні характеристики транзистора:
(10.7)
У реальному транзисторі крім теплових струмів через переходи протікають струми генерації - рекомбінації, канальні струми і струми витоку. ТомуВ ,,, Як правило, невідомі. У технічних умовах на транзистори зазвичай приводять значення зворотних струмів p -n -переходів,. визначені як струм відповідного переходу при непідключеному виведенні іншого переходу.
Якщо p -n -перехід зміщений у зворотному напрямку, то замість теплового струму можна підставляти значення зворотного струму, тобто вважати, що і. У першому наближенні це можна робити і при прямому зміщенні p -n -переходу. При цьому для кремнієвих транзисторів замість слід підставляти, де коефіцієнт m враховує вплив струмів реального переходу ( m = 2 - 4). З урахуванням цього рівняння (10.3), (10.5) часто записують в іншому вигляді, який більш зручний для розрахунку ланцюгів з реальними транзисторами:
(10.8)
(10.9)
(10.10)
де.
Розрізняють три основні режими роботи біполярного транзистора: активний, відсічення, насичення.
В активному режимі один з переходів біполярного транзистора зміщений у прямому напрямку доданим до нього зовнішнім напругою, а інший - у зворотному напрямку. Відповідно в нормальному активному режимі в прямому напрямку зміщений емітерний перехід, і у (10.3), (10.8) напруга має знак В«+В». Колекторний перехід зміщений у зворотному напрямку, і напруга в (10.3) має знак В«-В». При інверсному включенні в рівняння (10.3), (10.8...
