Диапазон рабочих температур транзисторов, определяемый свойствами р-n переходов, такой же, как и у полупроводниковых диодов. Особенно сильно на работу транзисторов влияет нагрев и менее существенно - охлаждение (до минус 60°С). Исследования показывают, что при нагреве от 20 до 600 С параметры плоскостных транзисторов изменяются следующим образом: rК падает примерно вдвое, rБ- на 15-20 %, а rЭ возрастает на 15-20 %.
Особенно существенное влияние на работу транзистора при нагреве оказывает обратный ток коллекторного перехода, IКБО. Для практических расчетов можно принять, что при повышении температуры на каждые 10°С ток IКБОвозрастает примерно вдвое.
Нестабильность режима работы транзистора, обусловленная током IКБО, очень существенна, так как обратный ток коллектора в значительной степени влияет на токи эмиттера и коллектора, а, следовательно, на усилительные свойства транзистора.
Наиболее часто для работы при повышенных температурах применяются кремниевые транзисторы. Предельная рабочая температура у этих приборов составляет 125 ... 150°С в то время как для германиевых транзисторов - около 600С.
На частотные свойства транзисторов большое влияние оказывают емкости эмиттерного и коллекторного р-nпереходов. С увеличением частоты емкостное сопротивление уменьшается и возрастает их шунтирующее действие. Как указывалось при составлении Т-образной эквивалентной схемы транзистора наиболее вредное влияние на работу транзистора оказывает емкость коллекторного перехода Ск, так как она стоит параллельно сопротивлению rк, величина которого значительна. Поэтому нарушение распределения токов в выходных цепях, которое характерно для низких частот, начинает сказываться при более низких значениях частоты сигнала: ток зависимого источника Iбвместо того чтобы поступать в нагрузку начинает замыкаться через емкость Ск.
Второй причиной ухудшения работы транзистора на высоких частотах является отставание по фазе переменного тока коллектора от переменного тока эмиттера. Это обусловлено инерционностью процесса прохождения носителей заряда через базу, а также инерционностью процессов накопления и рассасывания зарядов в базе. Хотя время пролета носителей через базу незначительное, порядка долей микросекунды, но на частотах порядка единиц - десятков мегагерц становится заметным сдвиг фаз между переменными составляющими токов Iэ и Iк. Это явление иллюстрируется векторными диаграммами рисунка 2.9 при различных частотах сигнала.
Рисунок 2.9. Векторные диаграммы токов транзистора на разных частотах
С изменением частоты будет изменяться также величина фазового сдвига выходного тока транзистора по отношению к входному. Выражение (2.4) должно соблюдаться и при векторной форме представления токов. Поэтому при сдвиге по фазе между токами эмиттера и коллектора ток базы увеличивается, что приводит к уменьшению коэффициента в(см. выражение (2.9)) с ростом частоты сигнала.
Необходимо отметить, что с увеличением частоты коэффициент уменьшается значительно сильнее, чем б. Коэффициент б снижается лишь вследствие влияния емкости Ск, а на величину в влияет, кроме этого, еще и сдвиг фаз между Iэ и Iк. Следовательно, схема с общей базой имеет лучшие частотные свойства, чем схема с общим эмиттером.
Для определения коэффициентов усиления по току на частоте f могут быть использованы формулы:
(2.22)
где fб и f - частоты, на которых коэффициенты усиления по току или б уменьшается до 0,7 (в v2 раз) своего значения на низких частотах(0 или б0).
Оценивая частотные свойства транзистора, следует учитывать также, что диффузия - процесс хаотический. Носители зарядов, инжектированные эмиттером в базу, передвигаются в ней разными путями. Поэтому носители, одновременно вошедшие в область базы, достигают коллекторного перехода в разное время. Таким образом, закон изменения тока коллектора может не соответствовать закону изменения тока эмиттера, что приводит к искажению усиливаемого сигнала. Следует подчеркнуть вполне очевидную вещь, что чем тоньше база, тем в меньшей степени искажается сигнал на выходе и допускается работа транзистора на более высоких частотах. Поэтому, чем более высокочастотный транзистор, тем тоньше у него должна быть база.
Классификация биполярных транзисторов.Выпускаемые промышленностью дискретные биполярные транзисторы классифицируют обычно по двум параметрам: по мощности и частотным свойствам.
По мощности они подразделяются на маломощные (Рвых 0,3 Вт), средней мощности (0,3 Вт< Рвых 1,5 Вт) и мощные (Рвых > 1,5 Вт); по частотным свойствам - на низкочастотные (fб 0,3 МГц), средней частоты (0,3 МГц< fб 3 МГц), высокой частоты (3 МГц < fб 30 МГц) и сверхвысокой частоты (fб > 30 МГц).,
