Расчёт и проектирование маломощных биполярных транзисторов (стр. 3 из 5)

N_оэ=3*

=3,826421*10¹⁸ см^-3

Проверим не превышает ли расчётное значение напряжения пробоя коллекторного перехода U_пр величину напряжения прокола транзистора U_прок, которое рассчитывается по формуле (13)

, (13)

где
где:

, (14)

Подставляя численные значения в формулы (14) и (13), найдём величину напряжения прокола транзистора.

Значение напряжения пробоя коллекторного перехода (U_пр=12.748) не превышает величину напряжения прокола транзистора U_прок=240,0092 В

(U_прок>> U_пр)

Вычислим среднее значение удельного сопротивления области базы по формуле (15)

, (15)

По графику приведённому на рис. , определим среднее значение подвижности основных носителей заряда в базе

=1800

Ом*см

5.2 Расчет коэффициента передачи тока

Задача: для рассчитанного W_q определить коэффициент передачи тока a₀ и сравнить его с требуемым.

Коэффициент передачи тока можно записать как:

a₀=g₀ c₀ a^* (16).

Далее, рассчитываем коэффициент инжекции g₀:

g₀=1

(17).

Для его определения необходимо найти:

L_нб=

105.2792 см (18),

g₀=0.996913.

Далее находим коэффициент переноса ННЗ через базу:

c₀ = 1 -

=0.9996758 (19).

Теперь необходимо рассчитать коэффициент усиления ННЗ в коллекторе по формуле:

a^* = 1 +

(20),

a^* @ 1.

и, наконец, мы можем рассчитать a₀:

a₀ = g₀ c₀ a^* = 0.9905917

5.3 Расчет емкостей и размеров переходов

Задача: Определить барьерные (зарядные) емкости и величины поверхности коллекторного и эмитерного переходов, а так же геометрические размеры полупроводниковой пластины, в которой формируется транзисторная структура.

1. Зарядная емкость коллекторного перехода. C_зк и величина поверхности коллекторного перехода S_к:

Коллекторный переход плавный, поэтому:

C_зк = S_к

(21).

Известно, что:

C_зк = 2_*10^-12 пФ и S_к = 2.678418_*10^-4 см².

Исходя из данных значений C_зк и найдено максимальное значение S_кmax. Можно считать, что:

S_кmax = 0.9 c d (22).

Задаемся значением p = 150_*10^-4 см.

Добавив к нему 250 мкм находим с

с = (250 + 150) _*10^-4 = 400_*10^-4см

1. Зарядная емкость эмитерного перехода. C_зэ и величина поверхности эмитерного перехода S_э:

Эмитерный переход резкий, поэтому:

C_зэ = S_э

(23).

Для нахождения C_зэ необходимо найти j_крп и А_э:

j_крп = j_т

= 0.5136617В (24),

S_э = I_k

(25).

Задаемся величиной U_эб = 0.2313273В, соответствующей

S_э = 3.769911_*10^-5см².

Теперь можно рассчитать C_зэ по формуле (26):

C_зэ =1,677762_*10^-11Ф.

3. Размеры эмитера и базы.

Размеры металлических выводов определяются величиной S_э и и глубиной вплавления электрода в кристалл h_э:

R_э = - h_э +

(26).

Величина h_э выбирается в пределах h_э = 10..30мкм, выбираем h_э = 20мкм.

R_э = 20мкм.

Для центрального расположения выводов R_э = R_б, R_б = 20мкм.

5.4 Расчет сопротивлений ЭС и граничных частот

Задача: определение сопротивлений эквивалентной схемы, дифференциальных, диффузионных и омических сопротивлений ЭС транзистора.

Рис. 3. Эквивалентная схема транзистора в схеме с ОБ.

1. Дифференциальное сопротивление эмитера:

(27),

= 1,438889 Ом.

2. Сопротивление базы есть сумма омического сопротивления

и диффузионного сопротивлений, а также сопротивления растекания базового контакта :

(28).

Сопротивления

можно найти по формуле:

(29),

Для центрального расположения

:

(30),

= 26,82607 Ом

Для центральной части выводов эмиттера и базы:

(31),

где

= 0.004245Омсм,

= 48,10962 Ом

=74,93569

Диффузионное сопротивление учитывающее внутреннюю обратную связь в транзисторе за счет эффекта Эрли равно:

(32),

= 110,3175

Для сплавно-диффузионных транзисторов

<< , поэтому не учитывается:

= 36 Ом.

3. Сопротивление коллектора.

Задача: определить диффузионное и омическое сопротивление коллектора.

Для плавного коллекторного перехода:

(33),

где параметр L_ok находится по формуле:

= 9.84 10^-3 см (34),

= 1,932747_*10^-4 мкм (35),

r_k = 3,232326_*10⁷ Ом,

= 2,475851 Ом.

4. Граничные частоты.

Определив величины зарядных емкостей переходов и сопротивлений ЭС, зная время пролета базы ННЗ можно найти величину f_a:

f_a = [2p(t_пр + С_зэ r_э + С_зк r_б^’)]^-1 (36),

где, r_э=1,438889, С_э=1,677762_*10^-11

f_a = 103,7305 МГц.

Найдём величину максимальной частоты генерации, воспользовавшись выражением (37):

f_max =

(37),

f_max = 150,7364 МГц.

Рассчитаем граничную частоту коэффициента передачи тока в схеме ОЭ по формуле (38)

МГц. (38)