Диаграммы токов транзистора в активном режиме работы и частотные (динамические) свойства

Для характеристики инерционных, динамических свойств транзистора изобразим указанные в заголовке временные диаграммы (рис. 1.82). При этом предполагается, что ток эмиттера изменяется скачкообразно. Наличие задержки при изменении тока i_к, характеризуемой временем задержки t_з, объясняется тем, что электроны, инжектированные эмиттером, достигают коллектора спустя некоторое время. Плавное нарастание тока коллектора в течение так называемого времени нарастания t_н объясняется хаотичностью движения электронов и их различной средней скоростью.

Непосредственно после начала протекания тока i_э ток i_б достаточно велик, что объясняется накоплением зарядов в базе транзистора. После накопления этих зарядов ток базы принимает значение, соответствующее коэффициенту β_ст.

Пусть Iб— комплексное действующее значение (комплекс действующего значения) переменной составляющей тока базы, а I_к — комплексное действующее значение переменной составляющей тока коллектора. Введем в рассмотрение комплексный коэффициент передачи базового тока β. По определению β = I_к/I_б На коэффициент β оказывают влияние многие факторы, и в первую очередь частота сигнала и емкости p-n-переходов транзистора.

Раньше, при ручных расчетах, частотные свойства транзистора учитывали, включая в соответствующие экви­валентные схемы источник тока, управляемый током и характеризуемый комплексным коэффициентом β. При этом обычно использовали несложные формулы, описывающие зависимость коэффициента β от частоты.

Часто в одну и ту же эквивалентную схему включали и указанный управляемый источник, и некоторые емкости (например, барьерные емкости переходов).

Изложенное очень полезно осознать как пример того, насколько сильно развитие методов вычислений влияет на инженерные подходы при проектировании электронных схем. Однако использование для представления коэффициента β комплексных чисел очень наглядно, так как позволяет оценить кроме амплитуды выходного сигнала его сдвиг по фазе по отношению к входному. Этот сдвиг возникает на высоких частотах. По-видимому, такое представление будет использоваться и в дальнейшем.

Кроме коэффициента β, в форме комплексных чисел представляют и другие параметры транзистора (α, r′_к и т. д.). Изобразим график зависимости модуля | β | от частоты f для транзистора КТ603А (рис. 1.83) и дадим более детальный типичный график зависимости модуля | β | от частоты (рис. 1.84).

Значение коэффициента β на постоянном токе β_пт имеет нулевую мнимую часть, поэтому β_пт = | β_пт |. На графиках f_предОЭ — предельная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером (частота среза), а f_гранОЭ — граничная частота этого коэффициента (частота единичного усиления). В некоторых книгах в эти термины вкладывают другой смысл. Для транзистора КТ603А f_гранОЭ — не менее 200 МГц, а на частоте 100 МГц выполняется условие | β | > 2.