Efecto temprano

El efecto Earley (el efecto de modular el ancho de la base al cambiar el voltaje del colector [1] ) es el efecto del voltaje inverso en la unión del colector de un transistor bipolar que opera en un modo lineal activo en las corrientes de un transistor bipolar .

La contabilidad de este efecto refina el modelo de operación de un transistor bipolar y no nos permite considerar a este último como una fuente de corriente ideal.

Explicación del efecto

Este efecto se manifiesta en la dependencia de la resistencia diferencial de salida de una cascada con un emisor común en el voltaje en el modo activo del transistor, y con un aumento, aumenta el coeficiente de transferencia de corriente base. $V_{CB}$ $V_{CB}$

El mecanismo de esta dependencia es el siguiente. Con un aumento de , la unión del colector se desplaza más fuertemente hacia el bloqueo y al mismo tiempo la zona empobrecida de la unión del colector se expande debido a la disminución del espesor de la capa base, como se muestra en la figura. Un cambio en el voltaje en la base en relación con el emisor (en una unión pn con polarización directa) con un cambio en la corriente de control cambia ligeramente el ancho de la capa empobrecida de la unión del emisor y este cambio puede despreciarse. $V_{CE}$ $V_{BE}$

Con el estrechamiento del ancho de la capa base, causado por un aumento (en valor absoluto) , la corriente de salida del colector aumenta, lo que se debe a $V_{CB}$

reducir la probabilidad de recombinación en la capa base estrechada;
un aumento en el gradiente de densidad de carga volumétrica en la capa base y, en consecuencia, un aumento en la inyección de portadores de carga desde el emisor hacia la unión base-colector.

El segundo factor que aumenta la corriente del colector se denomina efecto Earley.

Modelo físico de un transistor bipolar, teniendo en cuenta el efecto Earley

En este modelo físico refinado, la corriente del colector se puede escribir como [2] [3] : $I_{\mathrm {C} }$

I_{\mathrm {C} }=I_{\mathrm {S} }e^{\frac {V_{\mathrm {BE} }}{V_{\mathrm {T} }}}\left(1 +{\frac {V_{\mathrm {CE} }}{V_{\mathrm {A} }}}\right),

donde es la corriente de saturación de la unión del colector polarizada inversamente;

Yo_{{\mathrm {S}}}

V_{\mathrm {CE} }

es la tensión colector-emisor;

V_{\mathrm {T} }

es la temperatura potencial , es la constante de Boltzmann , es la temperatura absoluta, es la carga elemental , a temperatura ambiente mV;

V_{\mathrm {T} }=\mathrm {kT/q} ,~

\mathrm {k}

\mathrm{T}

{\ estilo de visualización \ matemáticas {q}}

V_{\mathrm {T} }\aproximadamente 23

V_{\mathrm {A} }

- Tensión temprana, igual a la tensión en el punto de intersección de las características corriente-tensión del colector extrapoladas linealmente de la región del modo activo con el eje de tensión del gráfico, el valor de esta tensión varía de 15 a 150 V, y es menos para transistores más pequeños (ver figura);

V_{\mathrm {BE} }

es el voltaje base-emisor.

La relación de transferencia de pequeña señal de la corriente base a la corriente del colector en este modelo es: ${\ estilo de visualización \ beta _ {\ mathrm {F}}}$

\beta_{\mathrm {F} }=\beta_{\mathrm {F0} }\left(1+{\frac {V_{\mathrm {CE} }}{V_{\mathrm {A} }}}\Correcto),

donde está el coeficiente de transferencia de corriente base con polarización cero, la dependencia de este coeficiente se muestra en la siguiente figura.

{\ estilo de visualización \ beta _ {\ mathrm {F0}}}

V_{\mathrm {CE} }

El efecto Early reduce la impedancia diferencial de salida de la etapa de emisor común, en este modelo simplificado esta impedancia se expresa [4] : $r_{O}$

r_{O}={\frac {V_{A}+V_{CE}}{I_{C}}}\approx {\frac {V_{A}}{I_{C}}}},

esta resistencia está conectada en paralelo con la unión del colector y reduce la resistencia diferencial de salida, como en un circuito de espejo de corriente .

Véase también

efecto Kirk

Notas

↑ Gurtov V. A. Electrónica de estado sólido: Proc. asignación / V. A. Gurtov. - M., 2005. - 492 p. (enlace no disponible) . Fecha de acceso: 18 de enero de 2011. Archivado desde el original el 8 de octubre de 2011. (indefinido)
↑ RC Jaeger y TN Blalock. Diseño de circuitos microelectrónicos . - McGraw-Hill Education , 2004. - Pág. 317. - ISBN 0-07-250503-6 .
↑ Massimo Alioto y Gaetano Palumbo. Modelo y Diseño de Lógica en Modo Corriente Bipolar y Mos: Circuitos Digitales CML, ECL y SCL . - Springer, 2005. - ISBN 1-4020-2878-4 .
↑ RC Jaeger y TN Blalock. Diseño de circuitos microelectrónicos . - Segundo. - McGraw-Hill Education , 2004. - C. Eq. 13.31, pág. 891. - ISBN 0-07-232099-0 .

Enlaces

Resistencia diferencial de la unión del colector.

Literatura

Sugano, T., Ikoma T., Takeishi Y. Introducción a la microelectrónica. - M.: Mir, 1988. - S. 102. - ISBN 5-03-001109-9 .