в случае сильного запирающего сигнала выполняется условие

А/б>. (15-44)

тогда, разлагая логарифм в ряд, получаем упрощенное выражение для времени рассасывания:

Из этого выражения особенно ясно видно, что время рассасывания и связанная с ним задержка уменьшаются с увеличением запи-раюш/гго сигнала и уменьшением степени насыщения. Последнее обстоятельство делает нежелательными большие отпирающие токи /б1, выгодные с точки зрения длительности положительного фронта.

Полагая N р/б1/к.н (что вполне справедливо при TV > 3) и подставляя это значение N в (15-45а), получаем выражение

рТн. (15-456)

из которого следует, что при сильном сигнале и достаточной степени насыщения время рассасывания практически не зависит от величины р.

Если N = 5; Д/б = 2 мА, а значения т, р и /к.н те же, что и в примере к формуле (15-35), то из (15-45а) получаем tp = 0,5 мкс - величину в 2,5 раза большую, чем t. Для того чтобы сделать t, потребуется запирающий сигнал Д/б ~ 5 мА, т. е. ток /б2 = -4 мА (если /gi = 1 мА).

Во всех предшествующих выводах подразумевалось, что отрицательный запирающий ток /бг достаточно мал по сравнению с коллекторным током насыщения. Только при таком условии можно считать, что в процессе рассасывания кривая распределения (см. рис. 15-10) сползает вниз, приблизительно сохраняя свою форму. Если же ток /бг близок к /к.н или больше его, проведенный анализ будет неточным или даже качественно неверным.

В самом деле, если I /бг I > / .н. то ток эмиттера будет в процессе рассасывания отрицательным:

/в = /к.н+/б2<0.

Это значит, что оба тока (1д и /J в ы т е к а ю т из базы, унося избьп-очный заряд. Соответственно кривая распределения концент-

* В самом деле, за время рассасывания заряд в базе меняется на величину AQ=Q6i-Qrp=(/6i-%) т=т.

Подставив это значение AQ в условие для сильного сигнала (15-31а), получим; неравенство, приведенное в тексте.

Рис. 15-16. Распределение неосновных носителей в базе при поступлении сильного запирающего сигнала.

и - в период рассасывания; б - в конце нормального рассасывания; в - в конце инверсного рассасывания.

рации не будет монотонной, а будет иметь максимум (рис. 15-16, а). С уменьшением заряда кривая р (х) опускается. При этом могут быть два основных случая в зависимости от соотношения токов h и / , т. е. от того, у какого из двух переходов избьп-очная концентрация раньше падает до нуля - у коллекторного (рис. 15-16, б) или у эмиттерного (рис. 15-16, в).

Первый случай (нормальное или коллекторное рассасывание - рис. 15-16, б) в общем охватывается ранее приведенным анализом, хотя граничный заряд Qp будет меньше, чем следует из формулы (15-27) (см. пунктирную кривую на рис. 15-16, б). Однако это отличие чисто количественное и не очень существенное, так как величина Qp, во-первых, стоит под логарифмом и, во-вторых, складывается с величиной /егн, которая обычно значительно больше, чем Qp. Второй случай (инверсное или эмиттерное рассасывание - рис. 15-16, в) означает выход транзистора из насыщения через эмиттер , а не через коллектор , как считалось до сих пор Это приводит к некоторым специфическим явлениям, которые будут рассмотрены ниже прн анализе отрицательного фронта.

Оценим время ti при инверсном рассасывании, учитывая, что после выхода из насыщения транзистор окажется в инверсном активном режиме (см. § 15-1), в котором коллектор смещен в положительном направлении, а эмиттер - в отрицательном. Следовательно, граничный заряд в данном случае можно записать по аналогии с (15-27) в следующем виде:

(15-46)

Здесь /э = I /к н -f /б2 I - ток эмиттера в период инверсного рассасывания и в момент выхода из насыщения. Поскольку остальные величины в формуле (15-43а) не зависят от характера рассасывания, легко получить время рассасывания, tpf, заменяя в формулах (15-436) и (15-43в) р на Р/ и ток на ток - (/.н + /ва)-

* Инверсное рассасывание особенно характерно для дрейфовых транзисторов, поскольку у них при отрицательном эмиттерном токе дрейфовая составляющая этого тока сохраняет прежнее положительное направление, а следовательно, диффузионная (отрицательная) составляющая должна быть значительно больще. Соответственно больше должен быть положительный градиент концентрации вблизи эмиттера,

в результате, например, для длинного отпирающего импульса из формулы (15-43в) найдем:

tpi = г 1п f-f-. (15-47)

Р/ /

Очевидно, что инверсное рассасывание имеет место при выполнении неравенства tj < /р, откуда с помощью выражений (15-43в) и (15-47) получаем следующее условие инверсного рассасывания:

/б2>/к.н(1+). (15-48)

Для симметричного бездрейфового транзистора (с одинаковыми площадями эмиттера и коллектора), у которого Р/ = Рлг, вместо (15-48) будем иметь условие I /ga > 2/к.н- Это вполне естественно, так как именно при этом условии получится I /д I >

В предыдущих разделах, говоря о накоплении заряда в базе и граничном заряде (15-27), мы подразумевали активную область базы (см. с. 176 и рис. 4-14, где активной является область /). Между тем избыточный заряд, несомненно, лакапливается и в пассивных областях базы, как видно из рис. 15-7 и 15-12, причем пассивный заряд, как правило, много больпхе аетивного . С учетом пассивного заряда время накопления будет определяться той же формулой (15-39), но с несколько другой постоянной времени Тд, учитывающей рекомбинацию в объеме и на поверхности пассивной части базы.

Что касается рассасывания, то оно с учетом заряда в пассивной области базы может иметь некоторую специфику [158]. А именно активный заряд при сильном запирающем токе довольно быстро уходит из базы через р-п переходы, тогда как пассивный заряд частично рекомбинирует в той области, где он находится, а частично диффундирует в активную область, пополняя ее заряд. Поскольку диффузия происходит сравнительно медленно, заряд, накопленный в далекой пассивной области базы, может сохраниться до тех пор, когда в активной области рассасывание уже закончилось и оба перехода заперты. Последующая диффузия остаточного, задержавшегося заряда из пассивной области в активную может вызвать повторное отпирание транзистора и соответствующий ложный импульс в коллекторной цепи. Такое явление самооткрывания иногда наблюдалось у транзисторов с большим объемом базы при выгокой степени насыщения и особенно при повышенной температуре, когда увеличивается время жизни.

Время рассасывания с учетом пассивного заряда рассчитывается по прежним формулам, но с использованием постоянной времени Тд, свойственной пассивной области базы.

В случае дрейфовых транзисторов (см. рис. 4-36) объем активной базы весьма мал по сравнению с объемами пассивной базы и коллектора (где тоже происходит накопление носителей, см. предьщущил раздел). Поэтому у дрейфовых транзисторов обычно можно пренебречь зарядом в активной базе и считать, что время tp соответствует рассасыванию лишь пассивных зарядов. Тогда анализ, выполненный в работе [157], приводит к выводу, что формулы (15-43) остаются в силе, но постоянную времени т следует заменить на Тн. При толстом слое коллектора (да > 2LJ