Глава 1.9

Дифференциальное сопротивление коллекторного перехода

Дифференциальное сопротивление коллекторного перехода, rk
определяется как

В активном режиме при Uк << 0 зависимость тока коллектора Iк от параметров биполярного транзистора выглядит следующим образом . Из приведенного соотношения следует, что в явном виде ток коллектора Iк от напряжения на коллекторе Uк не зависит. Поэтому в первом приближении сопротивление коллекторного перехода rк при Uк << 0 стремиться к бесконечности.
Проанализируем возможность зависимости коэффициента передачи от напряжения на коллекторе Uк. Эта зависимость может проявиться через следующие цепочки: изменение напряжения на коллекторе изменит ширину обедненной области p-n перехода, в свою очередь изменение ширины обедненной области p-n перехода вызовет изменение ширины базы, а изменение ширины базы изменит коэффициент передачи эмиттерного тока. С учетом изложенного получим следующие выражения для расчета дифференциального сопротивления коллекторного перехода.

формула 1.9.1 (1.9.1)

Изменение коэффициента передачи биполярного транзистора в следствии модуляции ширины базы при изменении коллекторного напряжения Uк получило название эффект Эрли.

эффект Эрли

Рис. 1.9.1. Эффект Эрли - эффект модуляции ширины базы биполярного транзистора.

Рассмотрим, как модуляция ширины базы влияет на коэффициент передачи . Выражение для коэффициента передачи имеет следующий вид    .

Для нессимметричного p+-n перехода обедненная область локализована в слабо легированной части p-n перехода и ее ширина определяется    .

При изменении напряжения на коллекторе Uк меняется ширина обедненной области , а, следовательно, и ширина базы биполярного транзистора W. Этот эффект обуславливает конечное значение дифференциального сопротивления коллекторного перехода. Более подробно соотношение (1.9.1) перепишем в следующем виде

формула 1.9.2 (1.9.2)

С учетом сказанного получаем следующее выражение для дифференциального сопротивления коллекторного перехода.

формула 1.9.3 (1.9.3)

Рассчитаем для примера численное значение сопротивления коллекторного перехода rк при следующих параметров биполярного транзистора на основе кремния Si:
ND = 1015 см-3; L = 0,1 мм; W = 30 мкм, Uк = 5В, Iэ = 1 мА, epsilon Si = 11,8.
Подставляя параметры в выражение (1.9.3), получаем значение rк = 4,2 МоМ.

коллекторные характеристики

Рис. 1.9.2. Коллекторные характеристики БЕ в схеме с общей базой, иллюстрирующие влияние эффекта Эрли.


Глава 1.8 Содержание Глава 1.10