7.6. Tranzistorių dažninės savybės

Didėjant dažniui, emiterio srovės perdavimo koeficientas mažėja. Tranzistoriaus dažnines savybes lemia laikas, per kurį šalutiniai krūvininkai įveikia bazę, ir tranzistoriaus sandūrų talpos.

Sakykime, kad tranzistorius įjungtas pagal bendrosios bazės sche­mą. Jo emiterio srovei pakitus šuoliu (7.21 pav., a), kolektoriaus srovė vėluoja emiterio srovės atžvilgiu ir stiprėja palaipsniui (7.21 pav., b). Taip yra todėl, kad krūvininkas bazę įveikia tik per tam tikrą laiką, kuris priklauso nuo bazės storio ir krūvininko greičio. Kadangi krūvininkų greičiai nevienodi, kolektoriaus srovė stiprėja palaipsniui.

7.21 pav, c, atvaizduota tranzistoriaus bazės srovės laikinė diagrama. Kol kolektoriaus srovė neteka, bazės srovė lygi emiterio srovei. Stiprėjant kolektoriaus srovei, bazės srovė silpnėja. Bazės srovės grafikas primena srovės, tekančios įsikraunant talpai, grafiką. Taip yra todėl, kad šalutinių krūvininkų lėkio per bazę procesas yra susijęs su emiterio sandūros difuzinės talpos įsi­krovimo procesu.

kai bazėje krūvininkų judėjimą link kolektoriaus sandūros lemia difuzija, krūvininkų lėkio per bazę trukmė išreiškiama formule: ; čia  – bazės storis, D – šalutinių krūvininkų difuzijos koeficientas.

Jei bazė plona, tranzistoriaus savybėms turi įtakos krūvininkų lėkio per kolektoriaus sandūrą trukmė.

Srovės šuolio formos iškraipymai tranzistoriuje atsiranda ir dėl sandūrų barjerinių talpų įsikrovimo. Emiterio sandūrą šuntuoja maža atviros emiterio sandūros varža. Todėl šuolio iškraipymams ir tranzistoriaus dažninėms savybėms didesnės įtakos turi kolektoriaus sandūros barjerinė talpa. Kai tranzistoriaus išėjime sudarytos trumpojo jungimo sąlygos, kolektoriaus barjerinė talpa persikrauna per grandinę, sudarytą iš varžų  ir , nes . Taigi kolektoriaus grandinės laiko konstanta išreiškiama formule: .

Jei kolektoriaus srities tūrinė varža nedidelė, tai .Kolektoriaus srovės laikinę diagramą galima aproksimuoti eksponentine funkcija, kuri 7.21 pav b, atvaizduota brūkšnine linija. Todėl emiterio srovės perdavimo koeficiento kitimą laike galima aprašyti formule: ;čia  – tranzistoriaus emiterio srovės perdavimo koeficientas, pasibaigus pereinamajam procesui,  – laiko konstanta. Galima laikyti, kad .

Jeigu įjungto pagal bendrosios bazės schemą pnp tranzistoriaus įėjime veikia labai aukšto dažnio įtampa, tai dalis injektuotų į bazę skylių per teigiamos įtampos pusperiodį nesuspėja pasiekti kolektoriaus sandūros. Per neigiamos įtampos pusperiodį šios skylės grąžinamos į emiterio sritį. Dėl šios priežasties, o taip pat dėl sandūrų barjerinių talpų įtakos, didėjant dažniui, emiterio srovės perdavimo koeficientas mažėja.

;čia .

tranzistoriaus dažninė amplitudės charakteristika išreiškiama formule:

                        .

Kai , tai . Taigi dažnis  atitinka tranzistoriaus praleidžiamųjų dažnių juostos viršutinę ribą. Dažnis  yra ribinis emiterio srovės perdavimo dažnis. Norint gauti platesnę tranzistoriaus praleidžiamųjų dažnių juostą, kaip matyti iš (7.99) formulės, reikia mažinti laiko konstantą .

                        Jei tranzistorius įjungtas pagal bendrojo emiterio schemą, tai jo bazės srovės stiprinimo koeficientas išreiškiamas formule:  čia .

Kampinį dažnį  atitinka ribinis bazės srovės stiprinimo dažnis . Ribinis bazės srovės stiprinimo dažnis yra daug kartų mažesnis už ribinį emiterio srovės perdavimo dažnį. Taip yra todėl, kad bazes srovės stiprinimo koeficientas  pastebimai sumažėja net nežymiai sumažėjus emiterio srovės perdavimo koeficientui . Be to, didėjant dažniui, dėl kolektoriaus srovės vėlavimo emiterio srovės atžvilgiu didėja fazių skirtumas tarp  ir  (7.22 pav.). Didėjant fazių skirtumui, bazės srovė  sparčiai stiprėja, o tada bazės srovės stiprinimo koeficientas  mažėja.

Kai , pagal                  čia  .

Kai , bazės srovės stiprinimo koeficientas sumažėja iki 1 – tranzistorius, įjungtas pagal bendrojo emiterio schemą, nustoja stiprinti srovę. Dažnis  esti mažesnis už .

Pastaruoju metu dažnį  siūloma vadinti vienetinio srovės perdavimo koeficiento dažniu. Pagal (7.104) formulę dažnį  galima gana paprastai išmatuoti – pakanka, esant aukštam dažniui  (), išmatuoti bazės srovės stiprinimo koeficientąir apskaičiuoti sandaugą

Didėjant dažniui, mažėja ir tranzistoriaus galios stiprinimo koeficientas. Kai galios stiprinimo koeficientas sumažėja iki 1, generatoriuje, kuriame panaudotas tranzistorius, nebeįmanoma sužadinti virpesių. Todėl svarbus tranzistoriaus dažninis parametras yra maksimalus galios stiprinimo arba maksimalus generacijos dažnis. Įrodoma, kad jis išreiškiamas formule

.

Taigi dvipolio tranzistoriaus dažnines savybes galima nusakyti parametrais  ir . Didžiausios įtakos tranzistoriaus dažninėms savybėms turi krūvininkų lėkio bazėje trukmė  ir kolektoriaus grandinės laiko konstanta .