определяются степенью совершенства технологии изготовления полупроводниковых структур, разрешающей способностью промышленных установок, а также необходимое 1ью обеспечения заданных напрял-е-ний питания Чтобы повысить колебательную мощность транзисю-ров, следует увеличить ток коллектора, напряжение питания или го и другое одновременно. В большинстве случаев максимальное напряжение ко ! векторного перехода выбирают, исход>! из условия обеспечения заданных частотных свойств транзистора. Повысить ток коллектора стремятся как за счет увеличения плотности гока через р-п-пе-реход, так и за счет увеличения числа структур в транзисторе. Все это приЕодиг к увеличению площади эмиттеркого и коллекторного ге-

Рис. !.2J

реходов и росту емкостей коллектор-эмиттер и коллектор- бя-а, которые ухудшают частотные снойсгва транзистора. Стремление максимально уменьшить указанньк- емкости привело к созданию сложных по конфигурации (многоэмиттерны> > структур, учитывающих эффект вытеснения юка к краям р-л-перехода при работе на высоких частотах. В таких структурах обеспечисаетея при большом периметре малая площадь эмиттера.

Получили распространение три вида структур транзисторов: 1) решетчатая; 2) сетчатая; 3) гребенчата .

На рис. 1.21 показана схема мни1Х)Эмиттерпого транзистора гребенчатой структуры. На иизкоомный слой полупроводника /, используемого в качестве вывода коллектора, нанесен слой того же полупроводника 2, имеющего большее актргног сопротивление. Совокупность слоев 1 и 2 образует коллекгг;р Высо .оомный слой полупроводника необходим для увеличения проСнвЕого напряжения и уменьшения емкости коллекторного перехода. Слой б - то тк л у проводник базовой области, имеющий иную проводимость, чем коллектор и эмиттер. Область 4 является элшттером. Между коллектором и эмиттером располагается достаточно tohkhi; слой базовой области. Выводы областей эмиттера 4 и базы 5 выполнены в виде металлических полосок, расположенных параллельно друг другу и чередующихся между собой. Длина полосок 100-200мкм, ширина 20-40 мкм и толщина до 1 мкм. Все эмиттерные и базовые полоски соединены общими шинами, В струк-

турах, имеющих большое число эмиттерных полосок (около 100 и более), последовательно с каждой полоской включают пленочный резистор 5 из нихрома. Резисторы сопротивление.м 1-2 Ом выравнивают токи, протекающие по каждой полоске, создавая равномерный тепловой режим по всей структуре.

Рабочие параметры транзистора зависят от режима работы, температуры окружающей среды, рабочей частоты, поэтому расчет с использованием статических характеристик приводит к большим ошибкам, а теоретический анализ работы транзисторных усилителей сопряжен с большими трудностями. Переход к эквивалентной схеме транзистора, отражающей реальные физические процессы, происходящие в структуре транзистора, упрощает теоретический анализ и не затрудняет расчета.

Широкое распространение получила эквивалентная схема транзистора, предложенная Л. Джиаколетто. Схему первоначально использовали при работе с малым сигналом, при котором ее параметры не зависят от амплитуды входного сигнала. Впоследствии эту схему стали применять для изучения работы транзистора при большом сигнале. Трудность проведения математического анализа заключается в учете зависимости параметров эквивалентной схемы от напряжения (тока) входного сигнала Особенно сильно изменяются параметры схемы при переходе транзистора из активного режима работы в режим отсечки и обратно. В случае кусочно-линейной аппроксимации зависимости заряда в области базы от напряжения на базо-элшттерном переходе параметры схемы для каждого режима усредняют. При этом они скачкообразно изменяются при переходе из одного режима в другой.

Эквивалентная схема при включении транзистора по схеме ОЭ приведена на рис. 1.22. Пунктирная область 1 объединяет элементы, характеризующие работу собственно р-п-переходов транзистора (случай идеального транзистора). В базо-эмиттерном переходе в открытом состоянии накапливается заряд неосновных носителей, что соответствует работе конденсатора емкостью Сд (диффузионная емкость р-п-пе-рехода в открытом состоянии). Некоторая часть неосновных носителей рекомбинирует в области базы, вследствие чего появляется базовый ток. Рекомбинация - это взаимная компенсация зарядов, противоположных по знаку. Рекомбинацию учитывают введением в схему сопротивления утечки /?д. Параметры Сд и /?д зависят от величины заряда в области базы, но их произведение Сд/?д = ц есть величина постоянная для данного типа транзистора, соответствующая средне-

му времени рекомбинации неосновных носителей заряда в базе*.

В цепь коллектора включен генератор тока. Отношение изменения токов коллектора и базы характеризуется коэффициентом усиления по току Р, который зависит как от величины тока, так и от измеряемой частоты. Состояния открытого и закрытого базо-эмиттерного переходов отображены введением ключа и напряжения Ей, равного контактной разнице потенциалов на р-п-переходе.

Пунктирной областью 2 объединены элементы, учитывающие наличие барьерной емкости р-п-перехода в закрытом состоянии и сопротивление материала коллектора. Здесь Гд, /- - объемное сопротивление материала полупроводника в базе и коллекторе; - стабилизирующее сопротивление в цепи эмиттера; Cgg - барьерная емкость ба-зо-эмиттерного перехода. При этом выходное сопротивление транзистора в насыщении гъс = к + ь-

Область коллектора, расположенного непосредственно у эмиттера (см. рис. 1.21), на эквивалентной схеме характеризуется емкостью Ска- Влияние области коллектора, находящейся у базы, учтено введением емкости С ц, величина которой характеризует также емкость между выводами коллектора и базы.

Эквивалентная схема области 2 достаточно точно характеризует поведение транзистора на низких частотах, где можно пренебречь влиянием индуктивностей выводов, которые указаны за пределами этой области. На высоких частотах сопротивление индуктивностей выводов оказывается соизмеримым с входным и выходным импедансами транзистора и их необходимо учитывать при анализе и расчете транзисторных схем. Эта эквивалентная схема может применяться до частот, равных 0,5/гр.

Определим параметры, характеризующие свойства транзистора и указываемые в справочной литературе.

Коэффициенты усиления по току а, р - отношение тока коллекторной цепи транзистора к току входной цепи (ток эмиттера или ток базы): для схемы ОБ

а - 0,9 ~ 0,95;

для схемы ОЭ

Юч-ЮО.

с ростом рабочей частоты из-за наличия инерционных свойств транзистора коэффициент усиления по току уменьшается и приобретает комплексный характер, т. е. изменение тока коллектора при изменении тока базы (эмиттера) происходит не одновременно, а с некоторым запаздыванием во времени. Выходной сигнал по фазе отстает от входного сигнала. Частоту, на которой коэффициент а ф) по модулю в ]/Y раз меньше своего значения при постоянном токе ар, (Ро), обозначают Wa (сор) или fa (/р).

* Более подробная эквивалентная схема диода приведена на рис. 12.11.