• Когда V _CE превышает 0,7 В, переход база-коллектор становится смещенным в обратном направлении, и транзистор переходит в активную или линейную область работы.

  • I _C очень незначительно увеличивается для данного I _B по мере увеличения V _CE из-за расширения области истощения база-коллектор. Это вызывает небольшое увеличение β _DC .

  • Это участок между точками B и C на рис. 9. I _C в этой части определяется только I _C =β _DC I _B .

• Когда V _CE достигает достаточно высокого напряжения, переход база-коллектор переходит в пробой ; и I _C быстро возрастает, что показано на участке справа от точки C. В этой области никогда не следует использовать транзистор.

• Семейство кривых получается, когда I _C по сравнению с V _CE построен для значений I _B . Когда I _B =0, транзистор находится в области отсечки . Отсечка — это непроводящее состояние транзистора.

Характеристики и параметры BJT

Отсечка

• Когда I _B =0, транзистор находится в области отсечки своей работы. Это показано на рис. 10 с открытым выводом базы, таким образом, I _B =0.

• Существует очень небольшой ток утечки коллектора, I _CEO , в основном из-за термически изготовленных носителей.

• I _CEO обычно игнорируется при анализе схемы, так что V _CE = V _CC .

• Переходы база-эмиттер и база-коллектор имеют обратное смещение. Нижний индекс CEO представляет коллектор-эмиттер с открытой базой.

BJT

Насыщенность

• Когда переход база-эмиттер становится смещенным в прямом направлении и I _B увеличивается, I _C также увеличивается, а V _CE уменьшается в результате большего падения на R _C .

• Когда V _CE достигает своего значения насыщения, V _CE(sat) , переход база-коллектор становится смещенным в прямом направлении, и I _C больше не может увеличиваться. В точке насыщения I _C =β _DC I _B больше не действует.

• В _СЕ(сб) для транзистора встречается где-то ниже колена коллекторной кривой, и обычно составляет всего несколько десятых долей вольта.

• Переходы база-эмиттер и база-коллектор смещены в прямом направлении.

BJT

Линия нагрузки постоянного тока

• Нижняя часть грузовой линии находится в идеальной точке отсечки, где I _C =0 и V _CE =V _CC . Верхняя часть линии нагрузки находится в точке насыщения, где I _C = I _{C(насыщение)} и V _CE = V _{CE(насыщение)} .

• Между отсечкой и насыщением по линии нагрузки находится активная область работы транзистора.

Характеристики и параметры BJT

Подробнее о β _DC

• β _DC зависит как от I _C , так и от температуры.

• Поддержание постоянной температуры перехода и увеличение I _C приводит к увеличению β _DC до максимума.

• Дальнейшее увеличение I _C выше максимальной точки приводит к уменьшению β _DC .

• Если I _C поддерживается постоянным, а температура изменяется, β _DC изменяется напрямую с температурой. Если температура повышается, β _DC увеличивается, и наоборот.

• В технических характеристиках транзистора обычно указывается β _DC (h _FE ) при определенных значениях I _C . Даже при фиксированных I _C и температуре β _DC варьируется от одного устройства к другому для данного транзистора из-за неизбежных несоответствий в производстве.

• Значение β _DC , указанное при определенном I _C , обычно является минимальным значением, β _DC(min) , хотя иногда указываются максимальные и типичные значения.

Характеристики и параметры BJT

Максимальные рейтинги транзистора

Если I _C — максимум, V _CE можно рассчитать

Transist, потому что Amplifier

• Напряжение коллектора переменного тока, В _c , равно падению напряжения переменного тока на R _C : .
  
• Поскольку напряжение коллектора переменного тока равно .
  
• V _B можно считать входным напряжением транзистора AC, где V _B = V _S -I _B R _B .
• В _c можно считать транзистором переменного выходного напряжения.
  
• Поскольку коэффициент усиления по напряжению определяется как отношение выходного напряжения к входному напряжению, отношение В _c к В _b – коэффициент усиления по переменному напряжению, А , транзистор.

• Замена I _e R _C вместо V _c и I _e r’e вместо V _b ,

BJT как переключатель

• На рис. 15(a) транзистор находится в области отсечки, поскольку переход база-эмиттер не смещен в прямом направлении. В идеале между коллектором и эмиттером должен быть открытый .

• На рис. 15(b) транзистор находится в области насыщения, поскольку переход база-эмиттер и переход база-коллектор смещены в прямом направлении. I _B сделан достаточно большим, чтобы вызвать I _C , чтобы достичь значения насыщения.

  • В идеале короткий между коллектором и эмиттером. Обычно происходит небольшое падение напряжения на транзисторе до нескольких десятых вольта, что является напряжением насыщения, V _CE(sat) .

Условия отсечки

• Переход база-эмиттер не смещен в прямом направлении. Если пренебречь током утечки, все токи равны нулю, и V _CE =V _CC ,

Условия насыщения

• Обычно I _B должен быть значительно больше, чем I _{B(мин) 901, чтобы транзистор был насыщенным.}

Расширенный анализ BJT модели слабого сигнала с помощью PSpice

Ключевые выводы

• Что такое маломощный сигнал модели BJT?

• Как анализируется модель слабого сигнала BJT?

• Как использовать PSpice для расширенного анализа модели малых сигналов BJT.

Различные типы транзисторов

С тех пор, как транзисторы начали заменять громоздкие электронные лампы, мир стал меньше. Виртуально, а также буквально. Транзисторы, вероятно, являются наиболее широко используемыми компонентами для облегчения связи, в том числе практически из любой точки земного шара в режиме реального времени. А присущий транзисторам небольшой размер позволил уменьшить размеры устройств, систем и устройств, которые охватывают все отрасли. Все это от компонента, который в основном функционирует как переключатель цифровых сигналов или усилитель аналоговых сигналов. Ух ты!

Существует много типов моделей транзисторов; включая JFET, MOSFET, HFT и другие. Однако первый транзистор, BJT, представленный в середине двадцатого века, по-прежнему широко используется в усилителях. BJT могут быть сконфигурированы для демонстрации различных характеристик преобразования сигнала; например, низкий или высокий коэффициент усиления. И различные типы схем могут быть разработаны путем оценки свойств больших сигналов биполярного транзистора для конкретной конфигурации. Однако для большей точности требуется анализ модели малого сигнала BJT. А лучшим инструментом для определения параметров модели транзистора является PSpice. После первого определения модели малых сигналов BJT мы можем взглянуть на то, как использовать PSpice для анализа.

Что такое модель слабого сигнала BJT?

С точки зрения эксплуатации биполярные транзисторы фактически представляют собой два диода, включенных в обратном порядке, как показано на рис. 1 ниже.

Рис. 1 Конфигурации BJT NPN и PNP

Конфигурация NPN или PNP определяется тем, какая клемма соединена с землей, эмиттер (E) или коллектор (C) соответственно. Усиление усилителя регулируется базой (B), которая представляет собой тонкую область между базой и коллектором. Небольшой ток через базу создает большой ток от эмиттера к коллектору или наоборот.

Для анализа модели с большим сигналом (символы, показанные в нижней части рис. 1) изначально используются для определения смещения транзистора. Это похоже на определение рабочей точки диода. Условия смещения постоянного тока (напряжения и токи) определяют режим работы биполярного транзистора, который является одним из перечисленных в таблице ниже.

Напряжения и токи, вызывающие переход между режимами работы, можно найти в техническом описании BJT (пример). Этого достаточно для выполнения анализа схемы, когда на биполярный транзистор подаются большие сигналы.

Для анализа при подаче на биполярный транзистор малых сигналов модель транзистора необходимо преобразовать в модель слабого сигнала, которую можно определить следующим образом:

Определение: Модель слабого сигнала BJT

Модель слабого сигнала BJT представляет собой нелинейную схему замены линейной модели большого сигнала или типичного символа транзистора, которая включает условия смещения постоянного тока транзистора и позволяет оценить поведение при слабом сигнале переменного тока. (< напряжения смещения постоянного тока и/или токи).

Распространенной моделью слабого сигнала BJT является модель Hybrid-pi, показанная на рис. 2.0028

Часто в техническом описании могут также присутствовать значения анализа BJT модели с малым сигналом. Хотя они могут быть полезными, они обычно ограничиваются определенными условиями. Для более продвинутой или точной оценки инструмент; такие как PSpice, могут быстро выполнить необходимые расчеты и представить вам всестороннее представление о поведении BJT.

Использование PSpice для расширенного анализа модели слабого сигнала BJT

Реализация модели слабого сигнала BJT в PSpice, как показано на рис. 3 ниже, представляет собой простой процесс.

Рис. 3 Пример анализа слабого сигнала BJT в PSpice

Как показано выше, параметры смещения можно отобразить непосредственно на схеме, добавив небольшой источник сигнала и нагрузку коллектора. Дополнительно все параметры; такие как токи базы и коллектора, можно оценить в диапазоне малых входных сигналов, как показано на рис. 4 ниже.

Пример анализа малых токов BJT в PSpice

Поиск точки смещения или точки покоя (Q-точка) имеет решающее значение для проектирования печатных плат, содержащих BJT, а также другие транзисторы. Для усилителей одинаково важно определить вольт-амперную характеристику или кривую, на которой лежит точка добротности, поскольку она устанавливает диапазон сигнала, который может быть подан до того, как усилитель перейдет в режим отсечки или насыщения.

Анализ слабого сигнала транзистора для биполярных транзисторов должен выполняться на этапе проектирования печатной платы. А с пакетом Cadence для проектирования и анализа печатных плат интегрирован отраслевой стандарт для моделирования схем PSpice. Это позволяет выполнять всестороннее моделирование аналоговых и смешанных сигналов, чтобы обеспечить оптимизацию усилителя и платы.

Если вы хотите узнать больше о том, какое решение у Cadence есть для вас, обратитесь к нам и нашей команде экспертов.

Решения Cadence PCB — это комплексный инструмент для проектирования от начала до конца, позволяющий быстро и эффективно создавать продукты. Cadence позволяет пользователям точно сократить циклы проектирования и передать их в производство с помощью современного отраслевого стандарта IPC-2581.

Подпишитесь на Linkedin Посетить сайт Больше контента от Cadence PCB Solutions

Компромиссы параметров микроволновых транзисторов в схемотехнике: Часть 1

Сентябрь 1967 г.

Быстрое развитие транзисторных технологий в области микроволновых частот делает эту статью о компромиссах микроволновых транзисторов особенно своевременной. Разработчики микроволновых схем, использующих транзисторы, должны найти представленную здесь информацию очень полезной в своей работе. Он также познакомит других читателей с актуальными вопросами, имеющими жизненно важное значение для микроволновой промышленности.

Часть 1 посвящена основным соображениям и оценке влияния параметров постоянного тока на характеристики СВЧ-схемы.

Часть 2 будет связывать ВЧ-параметры с характеристиками схемы и обсуждать характеристики транзисторов для приложений усилителей мощности.

Часть 3 посвящена тепловым эффектам СВЧ-транзисторов и КСВН, а также взаимосвязи параметров цепей постоянного и высокочастотного тока с СВЧ-цепями. Э.Т.Е.

Часть 1: Основные положения

В последнее время силовые радиочастотные транзисторы быстро используются в микроволновых устройствах как на субгармониках, так и на частотах прямого действия. Современное состояние должно продолжать развиваться, особенно максимальная рабочая частота, надежность, упаковка и транзисторы, адаптированные к конкретным приложениям. В настоящее время доступны транзисторы как общего назначения, так и специально разработанные для конкретных микроволновых приложений. Поэтому для проектировщика схем важно иметь представление о возможных компромиссах, чтобы лучше понять проблемы проектирования и достижимые характеристики схемы.

Для данного типа транзистора и его обработки существуют определенные различия в высокочастотных характеристиках и взаимодействии со схемой. Эти различия могут быть связаны с основными параметрами постоянного тока и ВЧ транзистора. Зная эти взаимосвязи, разработчик схемы сможет лучше понять различия между транзисторами, а разработчик оборудования лучше адаптировать параметры транзистора к конкретным критериям производительности.

Биполярный транзистор теперь обеспечивает надежную выходную мощность до 50 Вт при 150 МГц и от 15 до 20 Вт при 400 МГц. Современное состояние промышленной частоты показано на рис. 1. Это в первую очередь для класса C, выходная мощность непрерывного излучения. В большинстве источников микроволновой энергии используются усилители класса C на более низких частотах с умножением или прямое усиление класса C на запланированной выходной частоте.

Рис. 1. Современный уровень промышленной частоты для транзисторов, работающих в непрерывном режиме класса C.

• Не вводите транзистор в несовместимую схему. Изучите характеристики полупроводникового устройства, прежде чем разрабатывать схемы на его основе.
• Будьте осторожны при выборе пакета. Требовать больше, чем необходимо, дорого; требуя меньше, чем нужно, вызывает проблемы.
• Выбор полупроводникового устройства исключительно по цене становится дорогостоящей ошибкой, если жертвуют необходимой производительностью.
• Выберите устройство, которое доступно и будет выполнять правильную работу схемы.
• Оставайтесь в пределах рекомендуемых пределов, установленных производителем в его спецификациях. Это требует полного понимания параметров таблицы данных и их взаимосвязанного использования.
• Не переусердствуйте с полупроводниковым устройством. Дайте максимально возможные допуски, чтобы сэкономить средства и улучшить доставку устройства от поставщика.
• Узнайте о максимальных рейтингах устройств и о том, как применять их в сочетании. Не вся информация о возможных комбинациях максимальных номинальных значений всегда может быть включена в листы технических данных.
• Тщательно оцените как устройство, так и работу схемы, включая все уровни нагрузки. Уровни стресса часто диктуют использование полупроводникового устройства. Применение уровней напряжения к транзистору требует полного знания его параметров и возможностей.
• Обратитесь за помощью в отдел разработки приложений производителя полупроводников. Гораздо дешевле задать вопрос на ранней стадии проектирования схемы, чем после того, как все устройства будут уничтожены!

Микроволновые транзисторы – как они устроены

Чтобы понять характеристики транзисторов усилителя мощности и то, как параметры влияют друг на друга в сочетании с компромиссами схемы, разработчик схемы должен иметь базовое представление о конструкции устройства. Полупроводниковый кристалл, стабилизация резистора, если применимо, и упаковка устройства очень важны для микроволновых частот. Важно качественно связать конструкцию устройства с параметрами и характеристиками схемы. Таким образом, можно разумно оценить различные устройства и различия между устройствами одного семейства транзисторов.

Будет описан наиболее популярный в настоящее время тип конструкции транзистора — планарный эпитаксиальный диффузный переход. Этот тип в настоящее время используется всеми производителями полупроводников для обработки высокочастотных транзисторов усилителей мощности. Геометрии могут различаться, но описанные здесь концепции качественно не зависят от используемых геометрий. На параметры влияет геометрия, но отношения одинаковы для всех типов.

Базовая конструкция транзистора

Рис. 2. Планарная конструкция транзистора. Указаны основные элементы.

Планарный NPN-транзистор сконструирован так, как показано на рис. 2. На рис. 3 представлен типичный вид сверху, показывающий встречно-штыревые (гребенчатые) соединения эмиттерной и базовой областей; который является одним из типов схемы подключения.

Рис. 3. Типичный планарный транзистор, вид сверху, демонстрирующий встречно-гребенчатую структуру. Это один из популярных шаблонов подключения.

Транзисторы для более высоких частот и более высокой выходной мощности в данной физической области чипа должны иметь повышенное отношение активной площади к физической площади. Для этого необходима более тонкая геометрическая структура излучателя, чтобы увеличить периферию излучателя-базы для данной физической площади. Для этого требуются более мелкие излучатели, расположенные ближе друг к другу. Это, в свою очередь, требует более жестких допусков на маску, создает больше проблем с выходом и требует более тщательной обработки; таким образом создается более дорогое устройство. Определение геометрии излучателя на один микрон меньше было достигнуто в маломощных устройствах со слабым сигналом (один микрон = 10 ^-6 метров или 3,95 x 10 ^-5 дюймов). Это требование допустимости маски, однако, еще не может быть достигнуто в очень мощных транзисторах большой площади. Существующий уровень техники диктует геометрию эмиттера от 3 до 5 микрон в ширину или сторону площадки для разумных выходов.

Концепция активной зоны

Базовый привод должен подходить к переходу эмиттер-база со стороны, как показано на базовой модели конструкции. Этот базовый ток должен проходить через область под эмиттером. Чем уже ширина основания, тем выше будет боковое поверхностное сопротивление конструкции или чем выше эффективное сопротивление основания и тем больше будет падение напряжения для данного базового привода. Таким образом, напряжение эмиттер-база даже на краю перехода эмиттер-база не будет таким высоким, как напряжение эмиттер-база, приложенное к внешним выводам устройства. Кроме того, под эмиттером, вдали от области контакта база-база, доступно меньшее напряжение эмиттер-база и меньше ток включения. Это эффект «текущего отсечения».

Текущая отсечка является функцией постоянного бета (h _FE ), так как бета является функцией ширины основания. По мере увеличения нагрузки на транзистор эффект отсечки становится хуже, и активная площадь устройства (ток, несущий площадь эмиттера) увеличивается медленнее, чем при более низких уровнях тока. Как выглядит активная область, примерно показано на рис. 4. По сути, это трехмерное последовательное сопротивление с шунтирующей емкостью. По мере увеличения частоты этот встроенный фильтр нижних частот снижает нагрузку на переход база-эмиттер. Активная площадь уменьшается с увеличением частоты. Для схемотехника это означает, что полезный размер или площадь транзистора уменьшается. К сожалению, уровни импеданса меняются не так быстро, и выходная емкость изменяется лишь незначительно.

Рис. 4. Представление импеданса в модели транзистора. Эффект представляет собой фильтр нижних частот.

Рис. 5. Распределение тока транзистора для простой модели транзистора.

Как выглядит распределение тока на одной частоте для простой модели транзистора, показано на рис. 5. Из этого эскиза видно, как более высокочастотный транзистор (транзистор с большей активной к физической площади соотношение) потребует более тонкой геометрии. Например, на рис. 6а показана грубая геометрия по сравнению с рис. 6б. Для того же привода на той же частоте распределение тока будет таким, как показано. Для данной физической площади активная площадь транзистора на рис. 6b намного больше из-за более тонкой геометрии. Это делает транзистор более полезным на этой частоте. Большая активная площадь дает больший прирост мощности по причинам, которые будут обсуждаться ниже. Однако у транзистора, показанного на рис. 6b, есть проблемы, связанные с областью безопасной работы и однородностью работы, над областью которой необходимо что-то сделать, чтобы обеспечить эквивалентную безопасную работу. Это тоже будет обсуждаться.

Рис. 6. Как точная геометрия увеличивает активную площадь. At является относительно конечной геометрией. Для данной физической области b имеет более активную область из-за более тонкой геометрии.

Упаковка транзистора

Многие доступные в настоящее время транзисторы в большей степени ограничены их корпусом, чем базовыми возможностями самого чипа. Это особенно актуально для высокочастотных силовых устройств с относительно низким входным и выходным импедансом. Полное сопротивление пакета может легко быть таким же большим. Таким образом, в корпусировании транзисторов происходит революция, особенно для устройств в диапазоне СВЧ выше 400 Мгц.

Индуктивность корпуса и резистивные потери оказывают значительное влияние на характеристики схемы, в частности, на полосу пропускания, стабильность, коэффициент усиления по мощности и фазовую задержку. Полоса пропускания важна во многих схемах связи, а широкую полосу пропускания труднее достичь с помощью мощных транзисторов, чем для устройств со слабым сигналом.

Рис. 7. Эквивалентная входная схема для конфигурации с общим эмиттером, показывающая зависимость слабого сигнала между частотой, полосой пропускания, базовым сопротивлением и входным реактивным сопротивлением.

Простое представление входной цепи эквивалентного транзистора с общим эмиттером показано на рис. 7, демонстрирующем взаимосвязь для слабого сигнала между полосой пропускания, базовым сопротивлением и входным реактивным сопротивлением. Сильносигнальные r _b и C _i отличаются от малосигнальных величин, и точный количественный анализ невозможен. Однако полоса пропускания большого сигнала на входной цепи транзистора будет значительно меньше, чем предсказанная на основе измерений параметров слабого сигнала. Это в первую очередь связано с тем, что эффективное базовое сопротивление сильного сигнала, r _б , ниже.

Индуктивность корпуса эмиттера, L _e , снижает усиление мощности, как показано в следующем приближенном уравнении.

L _e также отражает импеданс во входной цепи схемы с общим эмиттером (это наиболее широко используемая конфигурация, и здесь она рассматривается в первую очередь). Входной импеданс, полученный с помощью анализа слабого сигнала, равен (см. Приложение A):

, где r _e — это комбинация сопротивления эмиттера транзистора и сопротивления любого внешнего эмиттера.

Корпус с низкой индуктивностью улучшает как полосу пропускания, так и стабильность и, таким образом, облегчает согласование мощности с транзистором. Цепь с меньшей индуктивностью и меньшей добротностью означает меньшее изменение фазы по сравнению с настройкой и более широкий диапазон стабильности по отношению к внутренней обратной связи. На рис. 8 показан усовершенствованный корпус с низкой индуктивностью, включающий широколенточные выводы для коллектора и базы, а также эмиттер, соединенный с корпусом для обеспечения низкой и постоянной индуктивности эмиттера. Это новая концепция высокочастотного корпуса для транзисторы выше 300 Мгц. В будущем можно ожидать еще большего улучшения.

Рис. 8. Корпус малоиндуктивного транзистора на ток 300 Мгц и выше. Для коллектора и основания используются широкие ленточные выводы, что обеспечивает лучшую стабильность в более широком диапазоне.

Параметры постоянного тока

Если известны параметры постоянного тока транзистора, он может определить, чего ожидать от ВЧ-параметров и характеристик схемы. Разработчику схемы очень полезно понимать взаимосвязь между параметрами постоянного тока и ВЧ.

Требования EIA для регистрации мощного высокочастотного транзистора под номером 2N достаточно свободны, что допускает широкий диапазон параметров. Все производители используют как можно более широкие возможности; тем не менее, чтобы поставлять хорошие продукты, параметры должны контролироваться более тщательно, чем требует стандартная регистрация EIA. Часто параметры распределения ужесточаются просто за счет выбора единиц, отвечающих требованиям конкретного приложения.

Общий эмиттер h _FE и бета

Коэффициент передачи прямого тока постоянного тока, h _FE , является наиболее важным параметром управления для процесса устройства. Множество различных ВЧ-параметров, а также характеристики схемы напрямую связаны с h _FE . Обычно его измеряют при низком напряжении и в импульсных условиях, чтобы на него не влияла рассеиваемая мощность. Как правило, h _FE увеличивается с температурой перехода.

Бета постоянного тока обычно указывается как для слаботочного, так и для сильноточного уровня. Обычно минимум и максимум указываются на слаботочных уровнях; минимальное значение, безусловно, наиболее необходимо при высоких уровнях тока. Это восходит к концепции активной области и тому факту, что при высоких уровнях тока возникает эффект отсечки тока. При высоких уровнях тока постоянное бета будет уменьшаться довольно быстро, когда плотность тока достигает высокого уровня. Следовательно, низкий h 9Устройства 0106 FE , которые имеют большую ширину базы и меньшее поперечное поверхностное сопротивление в структуре базы под эмиттером транзистора, будут иметь более линейную или постоянную h _FE по сравнению с током коллектора. Устройство с высоким значением h _FE будет иметь более радикальные процентные изменения h _FE в зависимости от тока коллектора. И по мере увеличения h _FE устройство будет достигать пика при более низком уровне тока.

Типичные соотношения между h _FE и током коллектора для различных уровней h _FE показаны на рис. 9 для двух разных транзисторов 400 Mc. Кривые более линейны для устройств с низким h _FE , и это должно существенно повлиять на уровень насыщения на высоких частотах и ​​линейность выходной мощности и модуляции. Многие из основных ВЧ-параметров также напрямую коррелируют с уровнем h _FE данного транзистора для данного процесса.

Рис. 9. Зависимость h _FE к I _c для двух транзисторов с разными h _ФЭ уровней. Блок мощностью 5 Вт имеет обозначение ITT 2N3375; транзистор 15 Вт, ИТТ 3ТЕ440.

Напряжение пробоя

Напряжение пробоя постоянного или импульсного тока обычно указывается в технических паспортах:

• БВ _CEO(SUS) — Это поддерживающее напряжение между коллектором и эмиттером при заданном уровне тока, когда транзистор работает в лавинном режиме с разомкнутым выводом базы. При высоких уровнях тока он называется LV _CEO . БВ _СЕО – максимальное напряжение открытой базы, которое прибор имеет в лавинной области (начальная точка). Это гарантированный уровень, до которого прибор выдержит лавинный ток коллектора без вторичного пробоя или полного провала напряжения прибора. Он всегда измеряется в импульсном режиме. Иногда определенное количество энергии подается путем возбуждения транзистора от индуктивности, которая имеет заранее определенное количество накопленной энергии.
• BV _{CER(SUS )} — Это напряжение пробоя от коллектора к эмиттеру с резистором, подключенным от базы к эмиттеру. Измерение производится как для BV _CEO(SUS) . Более распространенное обозначение — LV _CER или LV _CES , когда R _BE = 0,
.
• BV _CBO — Это напряжение пробоя от коллектора к базе и, следовательно, лавинное напряжение перехода коллектор-база. Это важный параметр, поскольку как ВЧ-параметры, так и параметры работы схемы коррелируют с этим напряжением пробоя. Для данного процесса возможен довольно широкий диапазон напряжения пробоя коллектор-база в зависимости от изменения удельного сопротивления используемого кремниевого материала.

          Типичные кривые напряжения пробоя для тонкого экситаксиального транзистора с низким сопротивлением и для транзистора с высоким сопротивлением и толстой эпитаксией показаны на рис. 10. Обратите внимание, что существенно различающиеся формы кривых получаются при использовании различных конструкций транзисторов. Возможности КСВ транзистора зависят от поддерживающей области и этих напряжений пробоя.

Рис. 10. Характеристики напряжения пробоя — типичные транзисторы. Кривые слева относятся к тонкому эпитаксиальному слою с низким удельным сопротивлением; справа — относительно толстое эпитаксиальное устройство с высоким сопротивлением.

• BV _EBO — Напряжение пробоя эмиттер-база также указывается при заданном уровне тока в области лавинного пробоя. Это имеет второстепенное значение для схемотехника, где транзистор должен работать на очень высоких частотах, потому что накопленный заряд, а не внешнее поле управляет полем в переходе эмиттер-база в течение большей части цикла. Однако на низких частотах этот параметр важен и его следует учитывать.

Выходная емкость с общей базой (C _ob )

C _ob — важный параметр, поскольку он влияет на настройку схемы и уровень выходного импеданса транзистора. Это также относится к некоторым другим параметрам постоянного тока. В схеме с общим эмиттером C _ob также является выходной емкостью. Это связано с тем, что уровни импеданса на базе довольно низкие по сравнению с уровнем импеданса на выходе транзистора. Тем не менее, обязательно следует учитывать высокочастотное значение, а также значение сильного сигнала (которое может в два раза превышать значение слабого сигнала).

Выходная емкость транзистора фактически представляет собой емкость его перехода, соединенную последовательно с сопротивлением. Если удельное сопротивление коллектора увеличивается, эффективная выходная емкость уменьшается, если смотреть со стороны внешних клемм. Кроме того, если удельное сопротивление увеличивается, напряжение пробоя коллектор-база, BV _CBO , также увеличивается. Изменение толщины перехода и эпитаксиальной толщины также вызовет некоторое изменение выходной емкости. Типичный дистрибутив C _OB в зависимости от напряжения пробоя коллектор-база показана на рис. 11. C _OB также зависит от напряжения коллектора, что является важным фактором при работе с большим сигналом. Типовой вариант транзистора 400-Mc показан на рис. 12.

Это было получено на транзисторе типа ИТТ 3ТЭ440 при f ≈ 1 Мгц и V _CB = 28 В.

Рис. 12. Типовая кривая C _ob -V _cb для транзистора 400-Mc, тип ITT 3TE440. Это изменение важно при работе с большим сигналом.

Когда транзисторы работают в микроволновом диапазоне (выше 300 мкс), низкая выходная емкость важна для хорошего коэффициента усиления и высокого импеданса цепи. Основываясь на рассмотренной ранее концепции «активной области», необходимо построить более точную геометрию или изменить удельное сопротивление материала, чтобы эффективно уменьшить отношение выходной емкости к допустимой мощности. Однако изменение удельного сопротивления материала несколько снижает выходную мощность.

Напряжение насыщения коллектор-эмиттер (В _CE(SAT) )

В _CE(SAT) — важный параметр, который всегда указывается при постоянном токе и который очень неправильно используется для силового высокочастотного транзистора. и несколько неправильно понял. Напряжение насыщения указывается при заданных токах коллектора и базы, то есть при форсированном h _FE (обычно при наименьшем гарантированном h _FE , которое обычно составляет около 8 или 10).

В _CE(SAT) соответствует напряжению пробоя коллектор-база; т. е. удельное сопротивление эпитаксиального материала коллектора в транзисторе. Таким образом, устройство с более высоким напряжением пробоя имеет более высокий уровень напряжения насыщения на постоянном токе, а также на ВЧ. В высокочастотных силовых цепях с большим сигналом транзистор управляется от насыщения коллектора до отсечки. Таким образом, уровень насыщения определяет степень колебания напряжения. Соотношение между насыщением по постоянному току и насыщением по ВЧ частично контролируется геометрией устройства, поскольку оно влияет на одну и ту же площадь.

Термическое сопротивление (R _T )

R _T является важным параметром, который, наряду с максимальной номинальной рассеиваемой мощностью, создает фактические пределы уровня рассеивания силовых устройств. Это очень неправильно понятая оценка, требующая значительного понимания высокочастотной геометрии и безопасных рабочих зон. Само по себе тепловое сопротивление дает возможность только при условии, что транзистор работает при определенных напряжениях и токах коллектора, поскольку они переводятся в температуру перехода и поля напряжения.

Приложение

Скачать эту статью в формате .PDF Этот тип файла включает в себя графику и схемы высокого разрешения, если это применимо. alexxlab Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Рубрики Прост Радио Разное Своими руками Советы Схем Схемы Транзист Транзисторы Электрон Электроника