344 (29)

- 344

Tm nzystor bipolarny

większa niż 1 GHz (niekiedy przyjmuje się za dolną granicę tego zakresu / = = 300 MHz). Wszystkie tranzystory mikrofalowe dzieli się na dwie grupy:

—    tranzystory małej mocy, których najważniejszymi parametrami są: częstotliwość graniczna, wzmocnienie i współczynnik szumów;

—    tranzystory dużej mocy, których najważniejszymi parametrami są: częstotliwość graniczna, moc rozpraszana, wzmocnienie mocy.

Tranzystory dużej mocy będą omówione w następnym punkcie. W tranzystorach mikrofalowych małej mocy najważniejszym zadaniem jest uzyskanie jak największej wartości częstotliwości f_T (zgodnie z wymaganiem dużej częstotliwości granicznej i dużego wzmocnienia) oraz jak najmniejszej wartości rezystancji rozproszonej bazy r_bb' (im mniejsza jest ta rezystancja, tym mniejsze są szumy tranzystora).

Oszacujmy fizyczne ograniczenia częstotliwości f_T. Na podstawie rozważań przeprowadzonych w p. 5.10 wiadomo, że pulsacja ai_T jest odwrotnością czasu przejścia sygnału od emitera do kolektora, na który składają się:

—    czas ładowania warstwy zaporowej złącza E-B t_eb;

—    czas przelotu nośników przez bazę t_b;

—    czas ładowania warstwy zaporowej złącza B-C t_bc;

—    czas przelotu nośników przez warstwę zaporową złącza B-C t_bc.

Uwzględniając zatem, że rezystancja przyrostowa złącza E-B

reh'

/r = -

<Pt

Ie

1

2t.t_n

Wj

lcD„

I

+^rc(Cj_C+O_dc) +

ni

(5.226)

przy czym k — współczynnik zależny od rozkładu koncentracji domieszek w bazie.

Dążąc~do minimalizacji poszczególnych składników tego wyrażenia, można sformułować wymagania odnośnie do konstrukcji i technologii tranzystorów mikrofalowych:

—    małe powierzchnie złączy (zmniejszenie składnika I i III);

—    cienka baza, duży gradient koncentracji domieszek w bazie (duża wartość I) oraz dobór materiału o dużej wartości współczynnika dyfuzji D_n (zmniejszenie składnika II);

—    mała wartość rezystancji szoregowej kolektora r_c (zmniejszenie składnika III);

—    cienka warstwa zaporowa złącza B-C (zmniejszenie składnika IV).

Wpływ prądu emitera jest bardziej złożony, niż to wynika ze wzoru (5.226). Przy małyoh wartościach I_E dominuje pierwszy składnik i wówczas f_T wzrasta proporcjonalnie do I_E. W miarę wzrostu prądu emitera składnik I ma coraz mniejsze znaczenie, zwiększa się natomiast wartość składnika II (k zależy od prądu emitera przy dużych poziomach wstrzykiwania) i częstotliwość f_T zmniejsza się.

Na wartość szybkości unoszenia nośników w warstwie zaporowej nie mamy istotnego wpływu, gdyż w silnych polach jest ona w przybliżeniu stała i równa prędkości cieplnej (v x 6 • 10⁴ in/s). Realizacja niektórych wymagań prowadzi do sprzeczności z innymi (szczególnie, jeśli uwzględni się również postulaty dużej wartości napięcia przebicia i małych szumów) i można im zadośćuczynić tylko w drodze kompromisu. Na przykład szerokość warstwy zaporowej złącza B-C maleje w miarę wzrostu koncentracji domieszek, co jednak powoduje zarazem zmniejszenie wartości współczynnika k oraz zwiększenie pojemności Cj_c, poza tym maleje wówczas wartość napięcia przebicia. Z kolei zmniejszenie szerokości bazy W_B powoduje zmniejszenie napięcia przebicia i wzrost wartości r_bb-, czyli wzrost współczynnika