Главная Промышленная автоматика.

отношение коллекторного тока к току эмиттера

(2.23)

Эти соотношения для постоянного тока используются в первую очередь для количественного определения токов и напряжений. Приведем теперь малосигкальные модели по переменному току, удобные для предсказания реакции схемы на сигнал переменного тока. Наиболее удобна для анализа и расчета на низких частотах малосигнальная модель с ft-параметрами для включения с общей базой), поскольку эти параметры можно сравни-


Фиг. 2.7. Малосигнальная низкочастотная модель с А-параметрами при включении транзистора с общей базой (ОБ).

тельно легко измерить и они достаточно сильно коррелированы со структурой прибора. Кроме того, модель дает результаты, согласующиеся с экспериментальными данными. Смешанные параметры основной модели (фиг. 2.7) определяются следующим образом:

"lb -r~

(Ом).

Kb -

(безразмерный).

"fb -

ie A Ic

(Cm).

(безразмерный).

(2.24) (2.25) (2.26) (2.27)

Отметим, что /гь - малосигнальный параметр по переменному току - может быть выражен через ток эмиттера 1е, как это видно из выражения (2.24). При небольших токах кгь не зави-

) Формулы для взаимного перевода четырех /г-параметров при включении транзистора с общей базой, общим эмиттером и общим коллектором щож-но айти у Миллмана и Хокиса [12].



СИТ ОТ тока эмиттера. Однако кгь и Лоь изменяются в зависимости от напряжения смещения, приложенного между базой и коллектором, в соответствии с (Усь)""- Параметр Кь прямо пропорционален коллекторному току транзистора.

Высокочастотные эффекты в монолитных транзисторах можно учесть, добавив в смешанной модели, как это показано на фиг. 2.8, конденсатор Сь, представляющий емкость перехода база - эмиттер, и второй конденсатор Сьс, изображающий емкость перехода коллектор - база. Совершенствуя эту высокочастотную модель, необходимо для отображения емкости остро-


Фиг. 2.8. Модель биполярного транз! сгора с общей базой, включающая

емкостные эффекты.

вок - подложка показать между соответствующим узлом и подложкой конденсатор. В случае обычных прп- и высокочастотных рпр-транзисторов конденсатор подключается между коллекторным выводом и подложкой (заземлением по переменному току), а для боковых рпр-транзисторов - между подложкой и выводом базы.

Согласование биполярных транзисторов

Два или более интегральных компонента монолитного чипа можно согласовать с меньшими погрешностями, чем случайным образом отобранные дискретные компоненты. Такое хорошее согласование объясняется близким расположением интегральных приборов. Другой особенностью, присущей компонентам интегральных схем, является хорошая теплопроводность между монолитными приборами. Согласованность компонентов в интегральных схемах создает основу для многих схемотехнических приемов.

Наиболее важной характеристикой, которую необходимо контролировать при согласовании двух или более транзисторов, - это согласованность по Уве- Из выражения (2.20) видно, что к изменению компонента Vbe приводят различия в величинах /s и Ае- Плотность тока Jg зависит от диффузионного процесса при создании прибора, а Лж зависит от точности получения



В8 . ГЛАВА i

апертуры для эмиттерной диффузии. В приборах с типичной конфигурацией различие в площадях эмиттеров (АЛе) создает больший разбаланс Vbe у двух или более монолитных приборов, чем разбаланс, обусловленный A/s- Для пары обычных прп-транзисторов типичным является разбаланс АУа в 0,5 мВ при токах от 0,01 до 1,0 мА. Второй важный при согласовании транзисторов параметр - это р. Хорошее согласование по параметру р достигается выравниванием плотности материала, в который встраивается прибор, и плотности диффузии для формирования прибора. В интегральной схеме типичным является согласование по р с разбросом приблизительно на 15% в широком диапазоне температур от -55 до +125 °С.

Модели полевых транзисторов

В аналоговых интегральных схемах применяются как полевые транзисторы с рп-перехсдом, так и МОП-транзисторы. Основные вырвжения, описывающие вольт-амперные характеристики, совершенно аналогичны для обоих приборов. Однако во многих применениях следует учитывать некоторые важные различия между ними.

Полевые транзисторы с рп-переходом всегда работают с обеднением. В этом режиме при напряжении затвор - исток Vgs, равном нулю, имеется ток стока, который при некотором напряжении затвор - исток, называемом напряжением отсечки Уотс). становится пренебрежимо малым. При таком напряжении обедненный слой распространяется от затвора, заполняя весь канал. Когда это происходит, ток прекращается, поскольку канал полностью перекрыт.

МОП приборы в аналоговых интегральных схемах могут работать или в режиме с обогащением, или в режиме с обеднением. В первом случае при нулевом напряжении затвор -исток ток стока равен нулю. Прибор с обогащением начнет проводить ток стока в том случае, когда напряжение затвор - Исток достигнет порогового напряжения Упор- Дальнейшее увеличение Vos вызывает соответствующее увеличение тока стока. «-Канальные приборы с обогащением имеют положительные Упор, а р-каналькые - отрицательное.

Обычные процессы, применяемые для создания в интегральных схемах р-каналькых приборов, позволяют получать приборы только с обогащением. п-Канальные МОП-приборы можно изготовить как с обогащением, так и с обеднением в зависимости от концентрации легирования тела прибора. Повышение уровня легирования увеличивает пороговое напряжение (режим

*) Vorc может называться также напряжением смыкания. - Прим. ред.





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 [17] 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144

0.0037