БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ
Инерционность транзистора при быстрых изменениях входного тока обусловлена процессами накопления и рассасывания избыточного заряда неосновных носителей в базе. Продолжительность указанных процессов определяет частотные характеристики и зависит от варианта включения БТ (с общей базой или с общим эмиттером).
Вклад барьерной емкости эмиттерного перехода в инерционность транзистора сказывается лишь в микротоковом режиме и его несложно оценить. Влияние коллекторной барьерной емкости будем учитывать при рассмотрении конкретных схем усилительных каскадов.
Процессы в базе при включении ОБ
Для транзистора, включенного по схеме ОБ, при нулевом эмиттерном токе в коллекторе протекает незначительный ток термогенерации, которым можно пренебречь (рис. 2.5, а). Если в некоторый момент времени задать скачком ток эмиттера I э, то инжектированные электроны с наибольшей скоростью диффузии, распространяясь в глубь базы, через время задержки t з начнут достигать коллектора. Носители, попавшие в базу одновременно, из-за существенного разброса скоростей доходят до коллектора за разное время. В результате коллекторный ток нарастает по экспоненциальному закону за время (с длительностью фронта) t ф.
В интервале t з, когда еще нет коллекторного тока, ток базы равен току эмиттера. Затем, по мере нарастания коллекторного тока, ток базы уменьшается до установившегося значения (1–a) I э. Получается ха-рактерный выброс (импульс) базового тока, причем его амплитуда 
только в случае бесконечно крутого перепада входного тока i э.
А
б
Рис. 2.5
При постоянном заданном токе эмиттера функцию i к(t) удобно записать в виде
i к(t) = a(t) I э,
где 
– переходная характеристика коэффициента передачи тока
с установившимся низкочастотным значением a. Соответствующую постоянную времени переходного процесса в схеме ОБ обозначим 
, именно она определяет скорость нарастания экспоненциальной
функции
. (2.10)
Одновременно с коллекторным током нарастает избыточный заряд неосновных носителей (электронов) в базе 
. Если ввести понятие средней скорости диффузии неосновных носителей в базе, то с учетом ширины базы 
находится усредненное значение времени пролета электронов через базу t пр, причем для принятой функции постоянная времени 
.
Установившееся значение избыточного заряда в базе соответственно равно произведению заданного тока эмиттера на постоянную времени
. (2.11)
При реальной задержке открывания транзистора 
можно принять
;
.
С помощью преобразования Фурье с учетом (2.10) можно получить комплексную частотную характеристику транзистора (рис. 2.6, а)
, (2.12)
а с учетом времени задержки –
, (2.13)
где 
– угловая граничная частота; 
–
низкочастотное (установившееся) значение. Амплитудно-частотная характеристика (рис. 2.6, а) рассчитывается как модуль функции a(j w)
. (2.14)
Особенность АЧХ c учетом времени состоит в более пологом спаде 
при 
(кривая 2 на рис. 2.6).
|
|
|
|
|
а
|
Рис. 2.6
Фазочастотная характеристика соответственно имеет вид (кривая 1 на рис. 2.6, б)
, (2.15)
при этом 
. С учетом времени задержки t з имеем:
, (2.16)
когда 
а 
= –59о (кривая 2 на рис. 2.6, б).
