Рассмотренный нами в предыдущем разделе статический коэффициент передачи тока базы h 21 E является наиболее универсальным параметром транзистора. Но часто транзисторы используются для работы в усилительном режиме, где надо использовать дифференциальный коэффициент передачи тока h 21e:
, (91)
где i K и i Б - переменные составляющие полных токов коллектора и базы соответственно.
Между статическим и дифференциальным коэффициентами передачи тока существует жесткая связь.
Установим связь дифференциального и статического коэффициентов передачи. Для этого запишем выражение для обратного дифференциального коэффициента передачи тока:
. (92)
Проанализируем каждое слагаемое в отдельности. Начнем с рекомбинационных потерь в объемном заряде эмиттерного перехода. Для этого данное слагаемое преобразуем следующим образом:
. (93)
Далее вспомним, что ток J ЭП описывается выражением (67), а ток коллектора - выражением (13). Дифференцируя эти токи по напряжению и подставляя полученный результат в (93), получим:
. (94)
Иначе говоря, дифференциальные рекомбинационные потери в эмиттерном переходе меньше статических в nv раз.
Поскольку формула, описывающая составляющую базового тока, идущую на поддержание рекомбинации на поверхности пассивной базы и в зоне выхода на поверхность эмиттерного перехода, имеет аналогичную структуру, то по аналогии можем сразу написать, что дифференциальные рекомбинационные потери на поверхности меньше статических в nS раз:
. (95)
Для дифференциальных рекомбинационных потерь в эмиттере нетрудно видеть, что они равны статическим:
, (96)
независимо от того «толстый» эмиттер или «тонкий».
Значительно сложнее дело обстоит с потерями в активной и пассивной базах транзистора. Действительно, для активной базы имеем:
. (97)
Используя теорему о среднем, выражение (97) можно преобразовать к виду
(98)
Если среднее значение времени жизни в активной базе не зависит от уровня инжекции, т.е. если , то получается очень просто:
. (99)
Но , вообще говоря, зависит от уровня инжекции, т.е. зависит от V ЭБ.
Тогда
, (100)
где второе слагаемое полностью совпадает со статическими рекомбинационными потерями в активной базе. Соответственно (100) можно переписать в виде
.(101)
Поскольку, как правило, с ростом уровня инжекции (т.е. с ростом V ЭБ) время жизни неравновесных носителей заряда растет, то второе слагаемое в (101) меньше нуля. Таким образом, можно записать, что
. (102)
Аналогичные рассуждения применимы и для пассивной базы. Поэтому
. (103)
Суммируя вышеизложенное, получим для обратной величины дифференциального низкочастотного коэффициента передачи тока выражение:
. (104)
Практически поправки DА и DП много меньше единицы, поэтому основное отличие дифференциального коэффициента передачи тока от статического наблюдается за счет различия рекомбинационных потерь в объемном заряде эмиттерного перехода и на поверхности.
Таким образом, можно утверждать, что обратное значение дифференциального коэффициента передачи тока равно обратному значению статического коэффициента передачи тока, деленному на некоторый коэффициент А:
, (105)
где А порядка 1,5.
Все вышеизложенное относится к низким частотам, таким, для которых, во-первых, период изменения сигнала существенно превышает время жизни неравновесных носителей заряда в базе транзистора и, во-вторых, емкостными токами через эмиттерный и коллекторный переходы можно пренебречь.