P1030327

236 M.Polowczyk. E.KIugmann - PRZYRZĄDY PÓŁPRZEWODNIKOWE

6.lJ. Właściwości dynamiczne wielkosygnałowe tranzystora bipolarnego

Przy pobudzeniu tranzystora dużymi sygnałami, których wartość chwilowa zmienia się z dużą prędkością, konieczne jest uwzględnienie pojemności złączy i indukcyjności doprowadzeń tranzystora. Przy ekstremalnie dużych prędkościach zmian pobudzeń tranzystor powinien być rozpatrywany jako obwód o stałych rozłożonych. Jest to niezbędne wówczas, gdy okres składowych widma pobudzeń jest zbliżony lub mniejszy od czasu propagacji nośników przez tranzystor, na przykład przy pobudzeniach impulsowych o czasach narastaniu lub opadania impulsów o wartości kilku nanosekund oraz przy pobudzeniach ze składową harmoniczną o częstotliwościach zbliożonych do górnego skraju pasma UHF i częstotliwościach wyższych (GHz).

W niniejszem opisie pominiemy przypadek ekstremalnie dużych prędkości zmian pobudzeń jako zagadnienie specjalne, mające ograniczone znaczenie i wymagające specjalnego podejścia. W rozważaniach pominiemy również indukcyjności doprowadzeń, które przy prawidłowym wykorzystaniu tranzystora mogą być zwykle zminimalizowane do wartości kilku nanohenrów, przy której reaktancja indukcyjna doprowadzeń jest zazwyczaj pomijalna w stosunku do rezystancji szeregowej (rgg., rgg> lub r_cc-), nawet przy częstotliwości 1GHz. Jest ona również pomijalna w układach scalonych.

Przy takich założeniach ograniczających, właściwości dynamiczne wielkosygnałowe tranzystora odzwierciedla wystarczająco model, będący zestawem modelu stałoprądowe-go i pojemności dyfuzyjnych oraz barierowych złączy tranzystora (rys.6.22).

B*

_n^e	_U-^Ci^c

Model

■tałoprądowy

Ebersa-Molla

Rys. 622. Wielkosygnałowy model dynamiczny tranzystora bipolarnego; C^g, Cjc - pojemności dyfuzyjne złącza emiterowego i kolektorowego, ^CJ*^Cjc - pojemności barierowe złącza emiletowego i kolektorowego

Pojemności barierowe złączy mają wartości zależne od napięcia zewnętrznego danego złącza, zgodne z wzorem (2.48), w którym:

-    dla złącza emiterowego m = m_E = 1/2, C:₀ = Cgg, ^u = ^ube» ^j ⁼ YjE»

-    dla złącza kolektorowego m = m_c = 1/3, Gj₀ = Cjq), u = u_BC, Vj = Vj_C.

Pojemności dyfu/yj nc mają również wartości zależne od napięć zewnętrznych złączy (patrz wzór 2.6la). Przy tym zależności te są w takiej postaci, że pojemności dyfuzyjne można traktować jako wprost proporcjonalne do odpowiednich prądów dyfuzyjnych (patrz wzór (2.61 b):

~ IdE * ^ttN

C_dE--vjT“    (656) li *dC ‘ *U

^dc~~vr i    (s*⁵⁷)

gdńe:    czas transportu normalnego (od emitera do kolektora) nośników wstrzykiwanych z emitera do bazy

lub inaczej - czas przelotu od emitera do kolektora, t₍| - czas transportu inwersyjnego (od kolektora do emitera) nośników wstrzykiwanych z kolektora do bazy lub inaczej - czas przelotu od kolektora do emitera.

Czasy transportu (przelotu) t,_N, t,j można określać z wartości prądów Iloraz I_dc

Qn

'mh    ^(<ł58)

Hfep    w

gdzie: Q_N - ładunek nośników, których przepływ tworzy część prądu kolektora równą ou -1_

Q| - ładunek nośników, których przepływ tworzy część prądu emitera równą a, ■

Pojemności dyfuzyjne przejawiają się jako zmiany ładunków i Qj, powodowane zmianami napięć zewnętrznych złączy tranzystora:

_r <*Q_N

^{CdE =} d^    (*•«>)

dQ,

^Cjc"d^    Ig

Ładunki Q_N i Qj stosuje się również jako elementy bazowe w tzw. modelach ładunkowych tranzystora.

W modelach ładunkowych poszczególne prądy tranzystora pizedstawia się jako źródła prądowe sterowane ładunkami, w tym prądy określone przez modele stałoprądowe przedstawia się następująco:

(6.62)