Частотные характеристики биполярного транзистора в схеме с общей базой

Одним из основных факторов, определяющих частотные характеристики транзистора является сравнительно медленное диффузионное перемещение инжектированных носителей от эмиттера к коллектору. При перемещении носители достигают коллектора не ранее, чем за время диффузии носителей через базу, определяемое как Такое запаздывание приводит к сдвигу фаз между током в эмиттерной и коллекторной цепи. Рассмотрим эти процессы более подробно для биполярного транзистора (БП) в схеме с общей базой.

Длительность импульса в эмиттерной цепи Время установления тока в коллекторной цепи Время спада тока до 0 в коллекторной цепи В обоих случаях причина – размытие фронта импульса

Таким образом, при больших длительностях импульсов эмиттерного тока частота сигналов в коллекторной цепи остается неизменной, амплитуда коллекторного тока составляет Также наблюдается сдвиг фазмеждуи Откуда

Совместим эпюры эммитерного и кол- лекторного токов, сдвинув их на по оси времени. Будем увеличивать частоту переменного сигнала (или, что одно и тоже, уменьшать период эмит- терного тока). Приплоского участка на эпюре коллекторного тока уже не будет; амплитуда же сохраняется прежней. При дальнейшем уменьшении периода эмиттерного тока начнет уменьшаться амплитуда коллекторного тока, пос- кольку инжектированные носители не успевают дойти до коллекторного перехода. На языке коэффициента передачи это значит, что возникла АЧ-зависимость коэффициента передачи α(ω).

БП в схеме с ОБ Величина α(ω) характеризует коэффициент передачи тока и определяется модулем и фазой φ α Причина возникающей зависимости α(ω) Инерционность переноса но- сителей от эмиттера к кол- лектору. Предельная частота усиления по току ω α БП с ОБ частота входного сигнала, при которой модуль коэффициента передачи уменьшается в раза по сравнению со статическим значением α 0

Основное значение в зависимости α(ω) играет зависимость коэффициента переноса κ(ω), которая устанавливается из уравнения непрерывности: Решение уравнения непрерывности дает следующее выражение для комплексной величины коэффициента переноса:

Из полученного соотношения следует выражение для стати- ческого коэффициента передачи κ(ω = 0): Путем несложных преобразований из двух предыдущий соотношений получают значение граничной частоты, при которой величина κ(ω) уменьшится в раз: Однако более точное решение уравнения непрерывности дает следующее выражение для предельной частоты усиления по току :, где

Конечные результаты преобразований дают выражение для коэф- фициента переноса: Выражение для угла фазового сдвига φ α в этом случае имеет вид:

Для представления в эквивалентных схемах амплитудной и фазочастотной зависимостей α(ω) используют RС-цепочку: Если входной переменный сигнал α 0 I э, то ток в цепи резистора будет отображать АЧ- и ФЧ-зависимости α 0 (ω)I э. Расчет показывает, что для RC-цепочки:

КОНЕЦ