Эффект модуляции толщины базы.

Т.к. эмиттерный переход смещен в прямом направле­нии, его ширина мала и изменение этой ширины при изменении не имеет существенного значения. Коллекторный переход смещен в обратном направлении и имеет большую ширину. Поэтому измене­ние ширины перехода при изменении напряжения Uk играет важную роль для работы p-n-p - структуры.

Поскольку коллекторный переход в основном сосредоточен в базе, (как более высокоомной области), то приращения его ширины вызывают практически равные им приращения толщины базы W. В результате получается зависимость: W == f (Uk), которую называют модуляцией толщины базы или эффектом Эрли.

Эффект модуляции толщины базы оказывает влияние на работу р-n-р - структуры следующим образом:

1. Изменение толщины базы влияет на ту долю инжектированных носителей заряда (дырок), которая доходит до коллектора,избежав рекомбинации. Чем меньше толщина базы, тем больше эта доля, т.е. при неизменном токе эмиттера модуляция толщины базы приводит к изменениям тока коллектора.2. Модуляция толщины базы сопровождается изменением за­ряда дырок в базе, т.е. имеет место зависимость заряда (в базе) от коллекторного напряжения б = f(uk), следовательно (об-ратносмещённый) коллекторный переход обладает диффузионной емкостью дополнительно к обычной барьерной.

3. Модуляция толщины базы меняет время диффузии дырок через базу, тем самым напряжение uк влияет на частотные свой­ства транзисторной структуры.

Увеличение по модулю напряжения Uk ведёт к уменьше­нию толщины базы на величину dWм. А это приводит к увеличению градиента концентрации дырок в базе: grad Р = dp/dx.

Следовательно, при изменении напряжения на коллекторе происходит изменение тока эмиттера, что, в свою очередь ведет к изменению напряжения на эмиттере. Другими словами: в транзисторной структуре с двумя взаимодействующими перехо­дами существует внутренняя обратная связь по напряжению.4. Пробой перехода может происходить не только в результате лавинной ионизации, но и в результате сужения базы ввиду мо­дуляции её толщины. Если коллекторный переход расширится настолько, что ширина базы сделается равной нулю, то переходы транзистора сомкнутой, и ток будет беспрепятственно проходить из эмиттера в коллектор, Т.е. наступит пробой. Такой эффект называют эффектом смыкания.

47.Математическая модель биполярного транзистора.СхемаЭберса-Мола

В качестве такой модели наибольшее распространение получила модель Эберса-Молла, которая основывается на уравнении диода (уравнении Шокли). Эта модель при достаточно высокой точности является наименее сложной (содержит минимальное количество элементов с легко измеряемыми параметрами).

Общая эквивалентная схема транзистора, используемая при получении математической модели Эберса-Молла, показана на писунке.

Каждый переход транзистора p-n-p типа представлен в виде диода, а их взаимодействие отражено генераторами токов, где:

α_I – инверсный коэффициент передачи тока (из коллектора в эмиттер);

α_N – нормальный коэффициент передачи тока (из эмиттера в коллектор)

α_NI₁ – генератор коллекторного тока при нормальном включении;

α_II₂ – генератор эмиттерного тока при инверсном включении.

Различают два основных типа моделей транзистора:

1. Математическая модель, которая даёт символическое математическое описание процессов в транзисторе. Это абстракция, позволяющая лишь мысленно анализировать процессы, происходящие в транзисторе. Однако эта модель отражает с требуемой точностью реальные процессы в приборе.

2. Физическая (аналоговая) модель, в которой физические процессы в транзисторе заменяют другими, более удобными для исследования.

Это реальное физическое устройство для изучения процессов в моделируемом объекте.

Возможности математических моделей по исследованию процессов в транзисторах значительно превышают возможности физических моделей.

С помощью математической модели можно без больших материальных затрат провести анализ многих вариантов построения транзисторов и транзисторных цепей.

Поэтому основным типом модели транзистора является математическаяили в дальнейшем просто «модель».

Все «модели» транзистора,взависимости от исследуемого режима работы транзистора, могут быть разделены на два класса:

1. Статические модели, описывающие свойства транзистора на постоянном токе (модели в режиме большого сигнала);

2. Динамические модели, описывающие свойства транзистора на переменном электрическом сигнале при малых амплитудах сигналов (модели в режимах малых сигналов).

Критерием малого сигнала при построении моделей принято считать амплитуды переменных напряжений, действующих в цепи база-эмиттер, достаточно меньших по сравнению со значением температурного