Podręcznik: Rozrzuty parametrów tranzystorów bipolarnych

2. Specyfika i problemy projektowania układów analogowych

2.5. Rozrzuty parametrów tranzystorów bipolarnych

Podobne oszacowanie zrobimy dla tranzystora bipolarnego.

Napięciem niezrównoważenia pary tranzystorów bipolarnych nazywamy różnicę napięć bazy względem emitera V_BE, jakie trzeba przyłożyć do baz dwóch tranzystorów, aby przy jednakowych wartościach napięcia kolektora względem emitera V_CE otrzymać jednakowe wartości prądu kolektora I_C.

Użyjemy tu wzorów 3-12 i 3-13 z części I, w których dla uproszczenia pominiemy rozrzut parametru $J_{ES0}$ . Pozostaje wówczas do rozważenia rozrzut powierzchni złącza emiter-baza $A_E$ . Z tych wzorów wynika, że jeśli dwa pod każdym innym względem identyczne tranzystory różnią się powierzchnią złącza emiter-baza o $∆A_E$ , to dla otrzymania jednakowych wartości prądu kolektora potrzebna jest różnica napięć $V_{BE}$ wynosząca

$|V_{BE}| =\frac{kT}{q} |\frac{\Delta AE}{AE}|$

2.3

W temperaturze otoczenia wartość ${kT}/{q}$ wynosi około 26 mV, więc dla uzyskania $∆V_{BE}$ otrzymujemy warunek $∆A_E/A_E$ . Widać, że dla uzyskania małego napięcia niezrównoważenia wymagania dla dokładności fotolitografii są znacznie mniejsze dla tranzystorów bipolarnych, niż dla tranzystorów MOS. Porównywaliśmy tu tylko rozrzuty wynikające z niedokładności fotolitografii, ale słuszne jest stwierdzenie ogólniejsze: uzyskanie małych rozrzutów lokalnych parametrów tranzystorów jest znacznie łatwiejsze dla tranzystorów bipolarnych niż dla tranzystorów MOS.

Podobnie jak dla tranzystorów MOS, dla tranzystorów bipolarnych niezerowe napięcie niezrównoważenia powstaje także wtedy, gdy tranzystory są pod każdym względem identyczne, ale różnią się ich temperatury. Ponieważ napięcie $V_{BE}$ przy stałej wartości prądu kolektora zmienia się o około 2 mV/^oC, różnica temperatur wynosząca 1^oC powoduje powstanie napięcia niezrównoważenia o takiej właśnie wartości.