Главная страница  Транзисторные схемы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 [ 160 ] 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

Численный коэффициент в формуле (15-39), разумеется, условен и зависит от того уровня заряда (относительно установившегося

значения /gixj, который принимается за критерий практического завершения экспоненциального процесса. Например, для уровня 0,9/б1Тн получится = = 2,3т (рис. 15-14). Если отпирающий импульс не бесконечная ступенька, а имеет конечную длительность сравнимую с постоянной времени т , то заряд в базе в момент /и будет меньше установившегося значения Ic. Величина Q {Q легко находится из выражения (15-34):


Рис. 15-13. Разделение полного заряда в базе на две составляющие, соответствующие собираемому и инжектируемому компонентам коллекторного тока.

и) = /б1Тн(1-е )

(15-41)

Накопление заряда в базе около переходов сопровождается увеличением положительных напряжений t/э и t/ji вплоть до их установивщихся значений, определяемых формулами (15-9). Рост указанных напряжений является внешним (хотя и не ярко выраженным) проявлением процесса накопления (рис. 15-14). Поскольку токи /э и /к в области насьщения не меняются, остаются неизменными и градиенты концентрации дырок на границах переходов. Таким образом, граничная кривая распределения (см. рис. 15-10), начиная с момента перемещается вверх параллельно самой себе. Скорость этого перемещения можно оценить, определяя производную uQIdt из формулы (15-34) и учитывая, что dQ ~ йр.

В дрейфовых транзисторах, характерных сравнительно толстым и высокоомным коллекторным слоем, накопление избыточных носителей происходит не только в базе, но и в коллекторе. Действительно, считая рб ~ Рк, приходим к вьшоду, что коэффициент инжекции коллектора в режиме насыщения далек от единицы [см. (2-35), где Рэ нужно заменить на pj. Значит, наряду с инжекцией дырок из коллектора в базу имеет место заметная инжекция электронов из базы в коллектор. В связи с большой величиной р время жизни электронов в коллекторе сравнительно велико, а следовательно, велика и диффузионная длина. В результате в коллекторе накапливается заряд избыточных электронов и соответствующий заряд компенсирующих дырок.


Рис. 15-14.

Накопление в базе.

носителей

а - заряд

базе, б и в - напряжения на переходах; г - потенциал коллектора.



в диффузионном приближении накопленный заряд можно оценить по формуле (2-84), заменяя р (0) на п (0) и w на ш. Однако на самом деле в слое коллектора имеется электрическое поле, обусловленное напряжением /ккк. причем дрейф носителей под действием этого поля оказывается более существенным, чем диффузия их. С учетом дрейфа оценка неравновесного заряда AQ k согласно [157] приводит к выражению

АС к<?5к/г(0)-??.

Qrp t

Основная доля заряда обычно накапливается не в активной, а в пассивной области коллектора, т. е. в области, расположенной вне проекции эмиттерного перехода на коллекторный (рис. 4-36). В целом заряд коллектора может существенно превышать заряд базы.

Накопление коллекторного заряда происходит в течение того времени, когда граничная концентрация р (w) повышается от нуля до установившегося значения (см. рис. 15-10), т. е. с постоянной времени х.

Рассасывание носителей. Пусть в некоторый момент времени входной ток ключа скачком уменьшается от положительного значения /gi до отрицательного значения /бг (рис. 15-15, а) *.

Отрицательный перепад тока означает отсос заряда, и потому последний, естественно, начинает уменьшаться. Однако, как и в заряженной емкости, заряд не может измениться скачком, не может мгновенно измениться и распределение заряда в базе. Следовательно, в течение некоторого времени граничные концентрации дырок у обоих переходов остаются выше равновесной концентрации и напряжения и сохраняют небольшую положительную величину. Очевидно, что ток коллектора при этом практически не меняется, а ток эмиттера уменьшается скачком в начальный момент на величину А/ = A/g, а затем остается неизменным. Все указанные процессы объединяют названием стадии рассасывания. Главное внешнее проявление этой стадии состоит в задержке начала фронта относительно момента поступления запирающего сигнала (рис. 15-15, в). Эта задержка характеризуется временем рассасывания tp - специфичным и важным параметром ключевого режима транзистора.

Рис. 15-15. Рассасывание носителей в базе.

а - входной ток; б - заряд в базе; в - ток нагрузки.

* Ток /б2 может быть и положительным, но должен иметь значение /б2 < < /к.н/р. достаточно малое для выхода транзистора из насыщения. Однако при положительном токе 12 транзистор не может запереться, т. е. вернуться к исходному состоянию. Поэтому случай /б2 < О (рнс. 15-15) более типичен.



Для анализа процесса рассасывания воспользуемся опять уравнением заряда, но в форме (15-28а), в которой учтен отличный от нуля начальный заряд. Подставив ток la и заменив т на Тн, получим изображение заряда

Q(s)

sQ(0)-b/62

которому соответствует оригинал

Q(0 = Q(0)e п + 1 тЛ1-е Ч (15-42)

Рассасывание закончится тогда, когда избыточный заряд в базе исчезнет и будет иметь место равенство Q = Qp. Подставив Qrp в левую часть (15-42), легко найти время рассасывания в следующем общем виде:

/pTjny-/;; . (15-43а)

Используя выражения (15-41) и (15-27) соответственно для Q (0) и и полагая в последнем т = т , выразим время рассасывания через управляющие токи:

/ =x ln/?Al=l JVziZl2. (15.436)

Здесь t - длительность отпирающего сигнала /gi. Если эта длительность значительно превышает величину Тц, получается более простая формула:

#=т 1п-/1=, (15-43B)

Эта формула широко применяется на практике, причем нередко забывают, что ее справедливость ограничена достаточно длинным отпирающим импульсом.

Вводя в формулу (15-43в) величину запирающего импульса А/б = hi - 62 и используя определение степени насыщения (15-8), можно привести время к виду

. = -xJn(l

* Мы не вводим специального индекса для постоянной времени рассасьша- ния, хотя она значительно (на 20-25%) меньше, чем постоянная времени насыщения. Различие объясняется тем, что накопление начинается при малом заряде в базе, а рассасьшание - при большом, когда поверхностная рекомбинация иг-, рает значительную роль. Таким образом, постоянную времени Тц следует измерять раздельно при отпирании и запирании ключа.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 [ 160 ] 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

© 2000 - 2021 ULTRASONEX-AMFODENT.RU.
Копирование материалов разрешено исключительно при условии цититирования.