Рис 9.3. Эквивалентные схемы биполярного транзистора

а - кристалла- 6- корпусного

Время пролета носителей. Выражение для времени пролета носи телей от эмиттера к коллектору для СВЧ биполярного транзистора может быть записано в внде [31

(9.5)

где Ra Ri, Лпосл Си и Сд определены на Т эквивалентной схеме кри сталла биполярного СВЧ транзистора [3i, показанной на рис. 9.3а Коэффициент т определяет дополнительный набег фазы возникающий из-за диффузной но-дрейфового механизма пролета носителей в об ластн базы. Этот коэффициент может быть аппроксимирован следующим выражением [4

т-0,22 4 0,098 п (9.6)

где п - параметр электрического поля определяемый формулой

г\-\п {Ыъ»ШькУ, (9-7)

Лбэ. Лбк - концентрации примесей (в атомах на кубический сантиметр) у эмиттерного и коллекторного переходов соответственно [4). Граничная частота определяется уравнением [4i 2 (без дрейфа)

(I 21 Ч-О 09п)

(с дрейфовым полем)

(9 8)

[т1-1+е

где D - коэффициент диффузии W - электрическая ширина базы 164

Значениями «а т и ао приближенно определяется коэффициент усиления по току

(9 9)

Время пролета обедненного слоя коллектора определяемое как х/{2 vl). зависит от ширины обедненного слон х и скорости Ol. кото рая для кремния составляет около 3 10* см/с Значение х (см) для кремния определяется как

*:-3 64 10*

(9 10)

где V - обратное смещение коллекторного перехода; ф - контактлая разность потенциалов ( я; 0,7 В); N - концентрация примеси в эпн таксиальном слое (число атомов в кубическом сантиметре).

Эквивалентная схема. На рис. 9.3а приведена малосигнальная эк вивалентиая Т-образная схема кристалла биполярного СВЧ транзис тора при включении по схеме с общим эмиттером. Приближенные выражения в замкнутой форме д.(я некоторых элементов схемы приведены в 141

Распределенное сопро1нвлекие базы может быть найдено как

(ij N{x)dx

(9 11)

(9 12)

[1 - подвижность, а iV (х) - распределение примеси в базовой обаасти Сопротивление слоя пространственного заряда эмиттера опреде ляется формулой

Ra-kT/fqh) (9 13)

Емкость перехода эмиттер -база определяется формулой

. 1 ««гБЭ V"

I 2(V + q.) [

(9 14)

где Аэ- площадь эмиттера; Лбэ - концентрация примеси в базе со стороны эмиттера Приложенное напряжение смещения V считается положительным если переход эмитт) - база смнцен в прямом направлении.

Диффузионная емкость рассчитывается по формуле

Cjj = (W,a>„) (9.15)

таблица ft 2 Типовые значения параметров эквивалентной схемы кристалла биполярного СВЧ транзистора, предназначенного ллн прнмсиеннн в малошумящих усилителях и усилителях с большим коэффициентом усиления

S-матрица Параметры матрицы рассеяния биполярного траизисто ра, соответствующие эквивалентной схеме показанной на рис, 9.3а нормированные относительно сопротивления Z, для каждого вывода определяются следующим образом

-zo)

(9 17)

(9 18)

Емкость перехода коллектор -база для кремния может быть рас считана по формуле

2(ip(V + (p

9 1о)

где Л„- площадь коллектора; р - удельное сопротивление эпитак свальной области коллектора, ц - подвижность носителей заряда.

Типовые значения параметров эквивалентной схемы приведены в табл. 9.2.

Эквивалентная схема транзистора в корпусе приведена на рис. 9.36 [5] а типовые значения паразитных элементов корпуса - в табл. 9 3

Таблица 9 3 Типовые

параметров корпуса

С„ = С.э + -

S„--

! 4-moto

2Л(«э+кэИ/ттг;

-arctg(.«r.,)

(9 19а) (9 196)

19 20а) 19.206)

«-4-г,)(к„ Z)У]+шT,) argS,2-arctg(«r,) где

Г„=1/«.а+С,Кэ

15.,

argS„-f-arctg[~ где

С lb>TiR-+R4)\ T. + -i(Rэ+Rэ)

9 4 2. ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ С ЗАТВОРОМ ШОТКИ

Основная структура полевого транзистора с затвором Шотки по казана на рис. 9.4. Иногда для повышения функциональных возмож ностей в прибор добавляется еще один сзатюр». Такие приборы назы ваются двухзатворньган полевыми транзисторами [6

i повйвтка t

Рнс. 9.4. Структура полевого тра стора с затвором Шотки

Полевой транзистор с затвором Шотки создается на полупроводни ковой подложке из GaAs, на ко торой расположен эпитакснальный слой п-типа (называемый также ка налом) толщиной около 0 2 мкм получаемый эпитаксиальным выра щиванием. Иногда между полупро-водниковой подложкой и эпитак сиальным слоем вводится буферный слой. Буферный слой ограничивает диффузию примеси нз подложки Исток и сток полевого транзистора наносятся иа активный или эпн таксиальный слой с помощью фотолитографии. Между истоком и сто ком расположен другой электрод, называемый затворо.м Обычно дли на затюра составляет О 5-О 7 мкм а промежуток исток - сток со ставляет около 2 мкм.

Полевые транзисторы с затвором Шотки находят применение в ма лошумящих усилителях мощных усилителях генераторах, смесителях, модуляторах, ограничителях и логических устройствах. Для всех этих случаев применения должны быть известны характеристики при бора и найдена его эквивалентная схема. На рис. 9.5 7 представлена наиболее широко используемая «малосигнальная» эквивалентная схема полевого транзистора при включении по схеме с общим истоком. В этой модели учтены параметры кристалла и внешние сопротивления объема полупроводника и металлических выводов. Паразитные элементы корпуса в эту эквивалентную схему не входят. Перечень параметров эквивалентной схемы и их типовые значения приведены в табл. 9,4.

Приведем приближенные выражения в замкнутой форме для расче та некоторых параметров эквивалентной схемы, основанные на геомет рии прибора 181

Рис, 9 5. «Mi

ром Шотки при включении по схеме с общим истоком

Таблица 9 4 Типовые значения параметров экви вал ентноГ схемы крист;;

полевого транзистора с затвором Шоткн на частоте ЗГГи (V(.c=4 В, 33 = 0 В)

Проводимость определяется отношением приращения тока стока к вызвавшему его приращению напряжения на затворе при постоянном напряжении исток - сток. Эта проводимость может быть рассчитана по формуле

gm-gmoe -"о (9 21)

р 1) -

(l->cli(9)-!l -р}

(9 22) (9 23)

Величины р S, 4 О, Тц и др. будут определены далее.

Сопротивление стока, гс - 1/Gc определяется отношением измене ния напряжения стока к дифференциальному изменению тока стока при постоянном напряжении на затворе Это может быть записано в виде

г.- (9 24,

(9.25,

Емкость затвор - исток приблизительно равна отношению изме нения свободного заряда на .затворе к изменению напряжения смещения на затворе при постоянном потенциале стока н может быть рассчитана по приближенной формуле

С„ » 2e,f Wf (s р 5, (9 26,

l,is р 1) 1,56 +

(9 27, (9 28, 169