приведенное (ко входу) напряжение шумов получается из

соотношения U/R= Р , и для вариантов (4-П5а) и (4-1156) имеет вид:

1/ = ]/ 4АГ И*1п= 2-10-1

(4-116а) (4-1166)

Для тех же параметров, что и в предыдущих,примерах, и при R - 500 Ом получим соответственно (/щ =t= 1,3 мкВ и (/щ === 1.8 мкВ.

4-10. СОСТАВНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

Для того чтобы повысить значение коэффициента усиления р, нужно согласно (4-75) уменьшить толщину базы, что, конечно, представляет трудности технологического характера. МежДу тем, соединяя определенным образом два транзистора, можно резко повысить коэффициент усиления такой комбинации, рассматриваемой

\1зг

fr*, и 1

3-4-

(1Щ)Мг)1б\

Рис. 4-32. Составной транзистор (а) и его эквивалентная схеМа (б).

как единое целое. Такая комбинация (часто выполняемая на одной пластине с внутренними соединениями и тремя внешними выводами) называется составным транзистором или схемой Дарлингтона (рис. 4-32, а).

По1Сажем, что составной транзистор действительно имеет коэффициент р, значительно больший, чем у обоих его компонентов. Задавая приращение тока d/g = d/ei, получаем:

d4i = (l+Pi)d/6 = rf/62; ......

= dU + rf/ a = Pi d/б -f p2 [(1 -f Pi)

Деля d/к на d/g, находим результирующий дифференциальный коэффициент,передачи:

Px=Pi + P2 + PiP2. . (4-117а)

Поскольку всегда Р > 1, можно считать:

PsPiPi!- (4-П76)

Значение р может составлять несколько тысяч при использовании рядовых транзисторов.

Следует подчеркнуть, что различие коэффициентов Pf и Рг может иметь место даже в случае однотипных транзисторов, поскольку ток /да в 1 -Ь Рг раз больше тока Igf (это вытекает из очевидного равенства /ба = эх)- Различие в токах сказьшается также на величинах сопротивлений и [см. (4-22) и (4-24)]. Токи обоих транзисторов можно выровнять, задавая в узловую точку - ток, близкий к (см. рис. 9-7). Тогда параметры обоих транзисторов, в том числе коэффициенты Р, будут почти одинаковыми.

Воспользовавшись эквивалентной схемой на рис. 4-32, б, рассмотрим сопротивления эмиттерного и коллекторного переходов составного транзистора. Пренебрегая сначала сопротивлениями Гк и считая Гб2 = Гб1, определим результирующее сопротивление Гэ£ из соотношения (4-103а). Для этого нужно предварительно найти параметр Нц, т. е. входное сопротивление составного транзистора при коротком замыкании на выходе. После этого, учитывая (4-117а), легко получить:

rgs = /-b. + -fJg2rg,. (4-118а)

Результирующее сопротивление коллектора rZs определяется из соотношения (4-103г) как где - выходная проводимость при холостом ходе на входе, т. е. при /б = О (это означает, что в схеме на рис. 4-32, б отсутствует генератор Pi/e). Полагая Для простоты = О (что не приводит к заметной ошибке), легко найти токи в трех оставшихся ветвях схемы при подаче напряжения U. Складывая эти токи и пренебрегая суммой г + rz по сравнению с rti, приходим к следующему выражению.:

1+р2

(4-1186)

Приближения в формулах (4-118) основаны на отмеченном выше различии токов Ii и /gg. В случае одинаковых токов можно считать

Гэ2 ~ Гд2 и Гк£ Г2/(1 + Ра)-

Наконец, оценим результирующий тепловой ток составного транзистора. Введя генераторы 7*01 и 7*02 в схему на рис. 4-32, б, пренебрегая сопротивлениями и полагая 7б = О (а следовательно, и Pi76 = 0),. легко убедиться, что коллекторный Ток будет состоять из трех компонентов: 7*oi, 7*о2 и P27koi; тогда

702 = 7 ,-f(l+P2) 7*01. (4-118в)

Ясно, что тепловой ток в составном транзисторе больше, чем в каждом из компонентов. Этот серьезный недостаток затрудняет

Здесь и далее символ означает параллельное соединение соответствующих сопротивлений.

использование германиевых составных транзисторов при повышенных температурах. В случае кремниевых транзисторов такие затруднения не возникают.

Число компонентов составного транзистора может быть равно не только двум, но и трем. Более подробно составные транзисторы рассмотрены в работе [73].

4-11. ДОПУСТИМАЯ МОЩНОСТЬ И ОСОБЕННОСТИ МОЩНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

Поскольку в активном режиме токи и почти одинаковы, а напряжение 11 значительно больше, чем U, то основная часть мощности потерь выделяется в области коллекторного перехода. Каждый транзистор характеризуется предельно допустимой температурой перехода, при превышении которой параметры резко ухудшаются. Исходя из соотношения (2-41), легко прийти к следующей зависимости между допустимой мощностью рассеяния, допустимой температурой перехода и температурой окружающей среды:

Рдоп = 5Р. . (4-119)

где Rt - тепловое сопротивление переход-среда, которре, как и величина Гпер.доп. указывается в справочниках. Типичным значением Rt для маломощных транзисторов является 0,5-0,7 °С/мВт. Для мощных транзисторов это значение в десятйи раз меньше. Типичными значениями Гпер.доп являются 150-200 °С для кремния и 90-100° С для германия.

Из формулы (4-Г19) следует, что допустимая мощность уменьшается с ростом окружающей температуры и что главным путем повыпгения мощности является уменьшение сопротивления Rt, т. е. улучшение теплоотвода.

Мощные транзисторы характерны большими рабочими токами и соответственно большими площадями р-п переходов (до 1 см ). И тот, и другой фактор отражаются на значении основных параметров и придают мощным транзисторам определенную специфику.

Так, при большой площади переходов трудно реализовать тонкую базу, особенно сплавным методом, а это согласно (4-54) приводит к сравнительно низкой предельной частоте /х- У мощных сплавных транзисторов частота не превышает 100-200 кГц, но даже удрейфовых мощных транзисторов, у которых частота /х достигает 50-100 МГц, она все же ниже, чем у маломощных дрейфовых транзисторов, у которых в настоящее время достигнуты. значения /т., составляющие несколько гигагерц. Кроме того, коллекторная емкость у мощных транзисторов может составлять сотни пикофарад, так что в целом мощные транзисторы являются сравнительно низкочастотными.

Большие рабочие токи приводят к резкому уменьшению сопротивлений Гд и Гк. Из выражения (4-22) следует, что при токе больше