4.2. Зависимость коэффициента передачи по току о тока коллектора

При этом функционал коэффициента передачи по току преобразуется к виду:

β=F[Ik] Uкэ, Т˚С=const, (12)

График зависимости β о тока коллектора представлен на рис.9.

Рис.9. Зависимость коэффициента передачи по току от тока коллектора

При рассмотрении зависимости рис.9 необходимо учитывать, что I_k=α I_э+I_ko и выражение (10) записать в виде:

, (13)

Из теории работы биполярного транзистора следует, что ток эмиттера зависит от значения напряжения на переходе эмиттер – база I_э=f(U_бэ) и определяется током диффузии дырок через базу

, (14)

где е – заряд электрона; S – площадь перехода эмиттер – база; D_p – коэффициент диффузии дырок в базе; - градиент концентрации дырок в базе. Коэффициент диффузии связан с длиной диффузии соотношением:

, (15)

где τ – время жизни носителей заряда.

При увеличении напряжения эмиттер – база растет избыточная концентрация дырок на границе перехода эмиттер – база, возрастает градиент концентрации и увеличивается скорость движения носителей заряда в базе, что уменьшает рекомбинационные потери в базе и ведет к росту коэффициента передачи по току. В этом случае коэффициент диффузии дырок в базе определяется соотношением:

, (16)

где D_po – коэффициент диффузии при малом уровне инжекции дырок из эмиттера в базу. Поэтому на участке АВ рис.9 изменяется уровень инжекции дырок из эмиттера в базу, растет коэффициент диффузии (16) и длина диффузии L_p (15), что ведет к росту коэффициента передачи по току и в точке В он принимает максимальное значение β_max. Существует оптимальное значение тока коллектора I_{к опт}, при котором достигается β_max. Для маломощных биполярных транзисторов I_{к опт}(13) мА, а для мощных транзисторов -I_{к опт}(3080) мА.

При увеличении тока коллектора более I_{к опт} начинает сказываться уменьшение эффективности эмиттера γ (13) из–за уменьшения удельного электрического сопротивления базы ρ_б, которое определяется:

(17)

При малых значениях тока эмиттера (а равно и тока коллектора) дырочная составляющая электропроводности базы σ_бр имеет малое значение и ρ_б достаточно велико. При больших токах эмиттера, когда p_n>> n_n, увеличивается σ_бр и ρ_б уменьшается, а это приводит к уменьшению эффективности эмиттера γ, коэффициента α и в том числе коэффициента передачи по току биполярного транзистора в схеме включения с общим эмиттером β ( участок ВС рис. 9 ). Изменение β на участке ВС рис.9 происходит достаточно плавно.

4.3. Зависимость коэффициента передачи по току от температуры окружающей среды

Для схемы включения биполярного транзистора с общим эмиттером: β=F[Т˚С] _{Uкэ, Ik =const}. В этом случае β оценивается величиной α из соотношения (10) с учетом зависимости длины диффузии дырок L_p (15). В выражении (15) с ростом Т˚С возрастает несколько время жизни носителей заряда и график зависимости β от температуры окружающей среды имеет линейный характер (рис.10).

Рис.10. Зависимость коэффициента передачи по току от температуры окружающей среды

5. Система н- параметров биполярного транзистора в схеме включения с общим эмиттером

Система уравнений для Н-параметров биполярного транзистора представляется в виде:

(18)

А матрица Н-параметров:

(19)

Для биполярного транзистора в схеме включения с общим эмиттером вхдным током является ток базы (I₁=I_вх =I_б), выходным током – ток коллектора (I₂=I_вых =I_к), входным напряжением – напряжение база – эмиттер (U₁=U_вх = U_бэ), выходным напряжением – напряжение коллектор – эмиттер (U₂=U_вых = U_кэ). Пи этом Н – параметры записываются в виде (с учетом связи с Н – параметрами биполярного транзистора в схеме включения с общей базой):

1. входное сопротивление – Н_11э:

, (20)

То есть H_11Э>> H_11Б и составляет значения сотни Ом, единицы кОм.

2. коэффициент обратной связи по напряжению – H_12Э.

(21)

3. коэффициент передачи по току – H_21Э.

(22)

4. выходная проводимость – H_22Э.

(23)