 |
|
Лавинный транзистор
Конструктивно лавинный транзистор аналогичен усилительному или импульсному транзистору. Отличие заключается в режиме работы. Напряжение коллектора лавинного транзистора находится в интервале между напряжением 
и 
. Принцип действия основан на инжекции неосновных носителей заряда в базу, коллектировании дошедших носителей и лавинном размножении носителей в ОПЗ коллекторного перехода, приводящим к избытку основных носителей в базе из-за увеличения коэффициента передачи с ростом тока коллектора, который нейтрализует часть ОПЗ коллектора и приводит к уменьшению напряжения на коллекторе, т.е. к появлению участка отрицательного сопротивления на выходной ВАХ транзистора. Необходимым условием для реализации ВАХ со статическим отрицательным сопротивлением является рост коэффициента передачи тока базы с увеличением тока коллектора 
.
ВАХ лавинного транзистора имеет два устойчивых состояния. В закрытом состоянии протекает неуправляемый ток 
при 
. В открытом состоянии коллекторный ток ограничен сопротивлением нагрузки при напряжении на коллекторе, 
(рисунок 7.56).
 | |||
 | |||
Рисунок 7.56 - ВАХ лавинного транзистора Рисунок 7.57 - Схема формирователя импульсов
(а) и выходное напряжение (б)
Как активный элемент с отрицательным дифференциальным сопротивлением S-типа лавинный транзистор может быть использован в схемах релаксационных генераторов, элементов памяти, пороговых устройств. Однако основное назначение лавинного транзистора – формирователь достаточно мощных импульсов тока с короткими передними фронтами (рисунок 7.57).
Статические параметры ВАХ 
в схеме ключа (рисунок 7.57) определяются не только внутренними параметрами транзистора, но и сопротивлением шунта 
. С уменьшением сопротивления подъем с ростом тока сдвигается в сторону больших значений, что увеличивает 
. ВАХ лавинного транзистора в неявном виде может быть представлена в виде:
,
где 
.
Откуда следует,
. (7.73)
Так как 
является возрастающей функцией тока, то выражение (7.73) имеет экстремальный вид. Максимальное значение 
может быть определено из условия экстремума 
. Для упрощения анализа используем производную от тока.
.
Условие включения принимает вид:
, (7.74)
где 
– дифференциальный коэффициент передачи тока эмиттера.
Из (7.74) следует:
.
В проводящем состоянии, 
, тогда из (7.73) напряжение имеет вид:
. (7.75)
Выражение (7.75) совпадает со значением максимального напряжения коллектора в схеме с ОЭ (7.54).
Динамический диапазон по напряжению,
.
Быстродействие импульсного ключа на лавинном транзисторе определяется следующими причинами: зарядная емкость коллектора минимальна; отсутствуют эффекты накопления и рассасывания избыточного заряда (ток в открытом состоянии поддерживается лавинным размножением в коллекторном переходе); время задержки, определяемое временем перезаряда емкости эмиттера, мало из-за малой величины изменения прямого напряжения эмиттера 
; длительность переднего фронта определяется временем регенеративного процесса включения. В результате этих особенностей длительность переднего фронта импульса слабо зависит от формы входного тока и составляет десятки и сотни пикосекунд.
Температурная стабильность ключа на кремниевом лавинном транзисторе обеспечивается компенсацией роста 
увеличением напряжения лавинного пробоя 
. В результате напряжение 
поддерживается постоянным в широком температурном диапазоне.