Температурні і частотні властивості транзистора

Діапазон робочих температур транзисторів, який визначається властивостями p-n переходів, такий самий, як і у напівпровідникових діодів. Особливо сильно на роботу транзисторів впливає нагрівання і менш суттєво – охолодження (до -60ºС). Дослідження показують, що при нагріванні від 20 до 60ºС параметри площинних транзисторів змінюються наступним чином: r_К падає приблизно у два рази, r_Б – на 15-20 %, а r_Е зростає на 15-20 %. Уяву про вплив нагріву на h – параметри дають графіки (рис. 2.3.10, а), побудовані для малопотужного площинного транзистора, ввімкненого за схемою зі спільною базою. Крім зміни значення основних параметрів транзистора, нагрівання викликає зміщення вихідних характеристик і зміну їх нахилу (рис. 2.3.10, б), що також порушує нормальну роботу приладу.

Найбільш часто для роботи при підвищених температурах застосовують кремнієві транзистори. Гранична робоча температура у цих приладів складає 125,,, 150ºС. З цією ж метою використовується і ряд нових напівпровідникових матеріалів, із яких найбільший інтерес являє карбід кремнію. Прилади, виготовлені на карбіді кремнію, можуть працювати до температур 500,,,600ºС.

На частотні властивості транзисторів дуже впливають ємності p-n переходів. Із збільшенням частоти ємнісний опір зменшується і шунтуюча дія ємностей зростає. Тому Е-подібна еквівалентна схема транзистора на високих частотах, крім чисто активних опорів r_Е, r_Б і r_К, містить ємності С_Е і С_К, які шунтують емітерний і колекторний переходи.

h_11Б, h_12Б h_21Б, h_22Б І_К

10^-3

h_22Б

47

5∙10^-4 h_21Б 0,5∙10^-6

43

h_12Б

h_11Б

20 40 60 80 tºC U_КЕ

а б

Рис. 2.3.10. Вплив температури на h - параметри малопотужного площинного транзистора (а)

і форму його вихідних характеристик (б)

Другою причиною погіршення роботи транзистора на високих частотах є відставання по фазі змінного струму колектора від змінного струму емітера. Це обумовлено інерційністю процесу проходження носіїв заряду через базу від емітерного переходу до колекторного, а також процесів накопичення і розсмоктування зарядів в базі.

Оцінюючи частотні властивості транзистора, слід враховувати, що дифузія – процес хаотичний. Неосновні носії зарядів, інжектовані емітером в базу, пересуваються в ній різними шляхами. Тому носії, які одночасно ввійшли в область бази, досягають колекторного переходу в різний час. Таким чином, закон зміни струму колектора може не відповідати закону зміни струму емітера, що призводить до спотворення сигналу, що підсилюється.

Слід відмітити, що із збільшенням частоти коефіцієнт β зменшується значно сильніше ніж α.