Interested Article - Эффект Эрли

Вверху — ширина базы транзистора n-p-n при низком напряжении коллектор-база; внизу — при высоком напряжении, при повышении напряжения на коллекторе ширина базы уменьшается. Заштрихована обеднённая зона полупроводника.
Эффект Эрли в n-p-n биполярном транзисторе. Семейство коллекторных вольт-амперных характеристик при 4 разных фиксированных токах базы и зависимость малосигнального коэффициента передачи тока базы в ток коллектора в зависимости от коллекторного напряжения.

Эффе́кт Э́рли (эффект модуляции ширины базы при изменении коллекторного напряжения ) — влияние обратного напряжения на коллекторном переходе биполярного транзистора, работающего в активном линейном режиме на токи биполярного транзистора .

Учёт этого эффекта уточняет модель работы биполярного транзистора, и не позволяет рассматривать последний в виде идеального источника тока.

Объяснение эффекта

Этот эффект проявляется в зависимости выходного дифференциального сопротивления каскада с общим эмиттером от напряжения в активном режиме работы транзистора, также при увеличении увеличивается коэффициент передачи тока базы.

Механизм возникновения этой зависимости следующий. При увеличении коллекторный переход более сильно смещается в сторону запирания и при этом расширяется обеднённая зона коллекторного перехода за счёт уменьшения толщины базового слоя как показано на рисунке. Изменение напряжения на базе относительно эмиттера (в прямосмещённом p-n переходе) при изменении управляющего тока незначительно изменяет ширину обеднённого слоя эмиттерного перехода и этим изменением можно пренебречь.

При сужении ширины базового слоя, вызванного увеличением (по модулю) возрастает выходной ток коллектора, что обусловлено

  1. снижением вероятности рекомбинации в суженном базовом слое;
  2. увеличением градиента плотности объёмного заряда в базовом слое и, следовательно, ростом инжекции носителей заряда из эмиттера в базо-коллекторный переход.

Второй фактор увеличения тока коллектора называют эффектом Эрли.

Физическая модель биполярного транзистора с учётом эффекта Эрли

В этой уточнённой физической модели коллекторный ток можно записать как :

где — ток насыщения обратно смещённого коллекторного перехода;
— напряжение коллектор-эмиттер;
— , постоянная Больцмана , — абсолютная температура, элементарный заряд , при комнатной температуре мВ;
— напряжение Эрли, равное напряжению в точке пересечения линейно-экстраполированных коллекторных вольт-амперных характеристик области активного режима с осью напряжений графика, величина этого напряжения изменяется от 15 до 150 В, причем оно меньше для транзисторов меньших размеров (см. рисунок);
— напряжение база-эмиттер.

Малосигнальный коэффициент передачи тока базы в ток коллектора в этой модели:

где — коэффициент передачи тока базы при нулевом смещении, зависимость этого коэффициента от показана на рисунке снизу.

Эффект Эрли снижает выходное дифференциальное сопротивление каскада с общим эмиттером, в этой упрощённой модели это сопротивление выражается :

это сопротивление включено параллельно коллекторному переходу и снижает выходное дифференциальное сопротивление, например, в схеме токового зеркала .

См. также

Примечания

  1. Дата обращения: 18 января 2011. Архивировано из 8 октября 2011 года.
  2. R.C. Jaeger and T.N. Blalock. . — McGraw-Hill Education , 2004. — С. 317. — ISBN 0-07-250503-6 .
  3. Massimo Alioto and Gaetano Palumbo. (англ.) . — Springer, 2005. — ISBN 1-4020-2878-4 .
  4. R.C. Jaeger and T.N. Blalock. . — Second. — McGraw-Hill Education , 2004. — С. Eq. 13.31, p. 891. — ISBN 0-07-232099-0 . 28 февраля 2009 года.

Ссылки

Литература

  • Сугано, Т., Икома Т., Такэиси Ё. Введение в микроэлектронику. — М. : Мир, 1988. — С. 102. — ISBN 5-03-001109-9 .
Источник —

Same as Эффект Эрли