Импульсные свойства БТ при малом сигнале

Длительность переходных процессов БТ определяется прежде всего тем, по какой схеме включен транзистор: с общей базой или с общим эмиттером.

Пусть в момент времени на вход БТ, включенного по схеме с ОБ, подается отпирающий импульс тока . Движение электронов, инжектированных в базу, после заряда барьерной емкости эмиттера будет осуществляться за счет диффузии (или диффузия + дрейф для дрейфового транзистора) от эмиттера к коллектору, и через время они достигнут ОПЗ коллектора. Из-за различия траекторий и скоростей электронов в базе БТ происходит размытие фронта импульса тока коллектора (рис.3.19).

На этапе включения транзистора выражение для изменения тока коллектора с момента времени до момента достижения установившегося тока коллектора можно записать как

,

(3.42)

где ;

– коэффициент передачи тока эмиттера на низкой частоте.

Рисунок 3.19– Переходные процессы в БТ:

а – импульс входного тока; б – импульс тока коллектора

Длительность фронта тока коллектора (время нарастания ), определяемое на уровне из (3.42),

После выключения входного импульса , ток коллектора уменьшается:

.

(3.43)

Рассмотрим переходные процессы в БТ с общим эмиттером. Введение в момент времени дырок в базу приводит к снижению потенциального барьера эмиттерного р-n-перехода, что вызывает инжекцию электронов из эмиттера в базу. В начальный момент времени на каждую дырку, поступающую в базу, приходится электрон и .

Избыточные дырки и электроны диффундируют к коллектору и разделяются на границе ОПЗ коллектора: электроны перебрасываются в коллектор, а дырки остаются в базе. Это приводит к дополнительному снижению потенциального барьера эмиттерного перехода и дальнейшему увеличению инжекции электронов и тока эмиттера. Неограниченному накоплению электронов в базе препятствует их рекомбинации с дырками. Выражение для тока базы из модели управления зарядами БТ можно записать как

.

(3.44)

Из уравнения (3.44) следует, что при заданном токе базы чем больше заряды избыточных электронов в базе и дырок в эмиттере (первый член уравнения), тем меньше скорость накопления зарядов электронов в базе и дырок в эмиттере (второй член уравнения). Таким образом, переходный процесс нарастания тока коллектора обусловлен рекомбинационными процессами в основном в базовой области. Поэтому длительность переходных процессов в транзисторе с ОЭ определяется главным образом непосредственно временем жизниэлектронов в базе.

На стадии включения БТ выражение для изменения тока коллектора с момента времени до момента достижения установившегося значения можно записать как

,

(3.45)

где – коэффициент усиления по току на низкой частоте.

.

(3.46)

Время нарастания и спада связаны с постоянной времени соотношением

.

Если коллектор подключен к источнику напряжения через нагрузочный резистор , то нельзя пренебрегать изменением заряда, накопленного в ОПЗ коллекторного перехода . В этом случае постоянная времени

.

(3.47)