Эффект модуляции толщины базы. Определения, следствия

Эффект модуляции толщины базы - изменение толщины базы при изменение напряжения на К.

На ЭП напряжение подается в прямом направлении, и оно мало изменяется при работе транзистора, поэтому ЭП узкий и ширина его изменяется незначительно. КП смещен в обр. направлении, поэтому его ширина больше и изменяется в широких пределах при изменении напряжения на коллекторе. А т.к. в биполярных транзисторах р_б>> р _к, то КП расширяется в основном в область базы, уменьшая ее толщину.

Следствия модуляции:

1. Iк=f(Uкб), w= f(Uкб), I_к=аI_э+ I_к0 , то есть I_к=а (Uкб) I_э+ I_к0

2. Частотные св-ва транзистора зависят от Uкб (увел. Uкб умен.W, уменьш. время пролёта t_пр)

3. КП кроме барьерной области обладает диффузионной (Ск_бар+Ск_диф)

4. Эффект модуляции толщины базы обуславливает наличие обратной связи, характеризующей влияние коллекторного перехода на эмиттерный переход из-за их близкого расположения.

Изменение распределения избыточной концентрации дырок в базе с увеличением коллекторного напряжения (пунктирная линия) при фиксированных значениях напряжения на эмиттером переходе (а) и тока эмиттера (б):

а) Uэб = сонст, ↑Uкб => ↑Iэ б) Iэ=сонст, ↑Uкб =>↓Uэб

р₀ — избыточная концентрация дырок в базе на границе эмиттерного перехода.

∆p зависит от Uэп. Чем выше прямое напряжение эмиттер - база, тем больше концентрация дырок в базе у эмиттерного перехода, тем больше градиент концентрации дырок в базе.

Поскольку диффузионный ток эмиттера зависит от градиента концентрации дырок в базе:

, то при постоянном напряжении на эмиттерном переходе и с увеличением по модулю напряжения на коллекторе возрастает градиент концентрации, а следовательно, и ток эмиттера.

На (б) показано влияние U_Kб на распределение дырок в базе, если поддерживать постоянной величину тока эмиттера. С увеличением U_Kб (по модулю) толщина базы уменьшается. Чтобы ток эмиттера оставался постоянным, необходимо, чтобы с изменением U_Kб градиент концентрации оставался неизменным. Поэтому с увеличением U_Kб должна уменьшается избыточная концентрация дырок на границе эмиттерного перехода (ΔР₂<ΔP₁). А это может быть достигнуто лишь путем уменьшения входного напряжения U_ЭБ.

14. Зависимость коэффициентов передачи по току (α, β) транзистора от напряжения коллектора, тока эмиттера и температуры.

1. Iэ=const, Т= const

2. Uкб=const, Т= const

AB: увел. Iэ увел. , уменьш. рекамбинац. потери на ловушках отсюда увел. χтоесть увел. а

ВС: увел. поверхносн. рекомбинация уменьш.χтоесть уменьш .а

 

3. Uкб=const, Iэ= const

а) при увил. Т увел.τ время жизни носителей.(ловушеи не успевают захватывать)

б) при увел. Т уменьш.μ подвижность отсюда возрастает р_б

 

(на графике Т меняется от -50 до +50)

 

 

-коэф. уселения по току в схеме с ОЭ. β также зависит от как и α но с большим масштабом по оси изменения β. (Графики такие же (α =0,98 β =49) (α=0,99 β=99))
15.Входные характеристики транзистора с общей базой. Их зависимость от напряжения колектора и температуры.

Входными характеристиками биполярного транзистора в схеме включения с общей базой называются зависимости тока эмиттера от напряжения эмиттер - база при постоянном значении напряжения коллектор - база.

Входные характеристики: Входная характеристика при U_КБ = 0 (зависимость 1, рис.3) аналогична прямой ветви вольтамперной характеристики полупроводникового диода. Эта характеристика начинается из начала координат, при увеличении входного напряжения ток эмиттера /₃ экспоненциально увеличивается:

При больших токах I_э вх. хар-ки близки к линейным. Наклон лин. участка опр-ся в объемным сопротивлением базы r_Б.

При напряжении U_KБ > 0 кривые смещаются вверх относительно начала координат и к оси токов (падение напряжения на объемном сопр. базы r_Б при протекании тока I_K0)

При “-“ напряжении на К через КП протекает ток обратносмещенного рn-перехода I ко, а т.к. база мало легирована примесями, то на r_Б будет создаваться падение напряжения U _rБ = I_ко r_Б, в результате чего Э получает положительное смещение относительно базы и начинает инжектировать дырки, что приводит к появлению нач. тока Э: (U_KБ=0)

Смещение характеристик влево при увеличении коллекторного напряжения объясняется эффектом модуляции толщины базы. Эффект модуляции заключается в изменении толщины базы при изменении напряжения на коллекторе.

Вх. хар-ки кремниевого транзистора (а) смещены от начала координат в сторону больших прямых напряжений (контактная разность потенциалов у кремниевых транзисторов больше, чем у германиевых).

Вх. хар-ки германиевых транзисторов при различных Т – (б). С увеличением Т вх. ток увеличивается, вх. хар-ка смещается влево вследствие роста внутр. эн. осн. носителей заряда и уменьшения контактной разности потенциала φ_кэ и потенциального барьера. Изменение начального тока эмиттера с ростом температуры окружающей среды связано с экспоненциальной зависимостью от температуры неуправляемого тока коллекторного перехода. С увеличением тока I_ко возрастает падение напряжения на объемном сопротивлении базы, и это приводит к росту начального тока эмиттерного перехода.