Транзистора при его вхождении в активный режим работы и частотные (динамические) свойства

Для характеристики инерционных, динамических свойств транзистора изобразим указанные в заголовке вре­менные диаграммы (рис. 1.82). При этом предполагается, что ток эмиттера изменяется скачкообразно.

Наличие задержки при изменении тока i_K, характери­зуемой временем задержки t₃, объясняется тем, что элект­роны, инжектированные эмиттером, достигают коллекто­ра спустя некоторое время. Плавное нарастание тока коллектора в течение так называемого времени нараста­ния t_H объясняется хаотичностью движения электронов и их различной средней скоростью.

Непосредственно после начала протекания тока i_э ток i_б достаточно велик, что объясняется накоплением заря­дов в базе транзистора. После накопления этих зарядов ток базы принимает значение, соответствующее коэффи­циенту b_ст.

Обратимся к режиму работы транзистора, характерно­му тем, что имеется переменная составляющая тока базы малой амплитуды. Для анализа таких режимов и раньше (при ручных расчетах) и теперь (при использовании ма­тематического моделирования) широко используют комплексный (символический) метод. Обратимся к это­му методу.

Пусть I_б — комплексное действующее значение (ком­плекс действующего значения) переменной составляющей тока базы, а I_к — комплексное действующее значение пе­ременной составляющей тока коллектора. Введем в рас-

смотрение комплексный коэффициент передачи базово­го тока . По определению

На коэффициент оказывают влияние многие факто­ры, и в первую очередь частота сигнала и емкости p-n-переходов транзистора.

Раньше, при ручных расчетах, частотные свойства транзистора учитывали, включая в соответствующие экви­валентные схемы источник тока, управляемый током и

характеризуемый комплексным коэффициентом . При этом обычно использовали несложные формулы, описы­вающие зависимость коэффициента от частоты.

Часто в одну и ту же эквивалентную схему включали и указанный управляемый источник, и некоторые емкости (например, барьерные емкости переходов).

При современном машинном анализе электронных схем используют универсальные математические модели транзисторов, правильно моделирующие самые различные режимы. В таких моделях используют управляемые источ­ники с вещественными, а не комплексными коэффици­ентами . При этом полное отражение частотных свойств

транзистора достигается включением в его математичес­кую модель дополнительных элементов, в частности диф-фузионных емкостей. Изложенное очень полезно осознать как пример того, насколько сильно развитие методов вычислений влияет на инженерные подходы при проек­тировании электронных схем.

Однако использование для представления коэффици­ента комплексных чисел очень наглядно, так как позво­ляет оценить кроме амплитуды выходного сигнала его сдвиг по фазе по отношению к входному. Этот сдвиг воз-

никает на высоких частотах. По-видимому, такое пред­ставление будет использоваться и в дальнейшем.

Кроме коэффициента b, в форме комплексных чисел представляют и другие параметры транзистора и

т. д.). Изобразим график зависимости модуля от часто­ты f для транзистора КТ603А (рис. 1.83) и дадим более детальный типичный график зависимости модуля от частоты (рис. 1.84). Значение коэффициента на посто­янном токе b_пт имеет нулевую мнимую часть, поэтому b_пт На графиках f_{пред ОЭ} — предельная частота коэффи­циента передачи тока в схеме с общим эмиттером (часто­та среза), а f_{гран оэ} — граничная частота этого коэффици­ента (частота единичного усиления). В некоторых книгах в эти термины вкладывают другой смысл.

Для транзистора КТ603А f_{гран оэ} — не менее 200 МГц, а

на частоте 100 МГц выполняется условие