С увеличением частоты усилительные свойства транзистора ухудшаются. Это происходит в основном по двум причинам. Первая причина заключается в инерционности диффузионного процесса, обусловливающего движение дырок через базу к коллектору.
Для направленного переноса частиц необходимо, чтобы их концентрация убывала в направлении переноса. Дырочный ток возле эмиттерного и коллекторного переходов пропорционален градиенту концентрации дырок в этих сечениях, т.е. пропорционален углу наклона касательной, проведенной к кривой распределения концентрации в соответствующих точках.
При быстром изменении тока инжекции изменяется концентрация дырок у эмиттерного перехода. Но процесс изменения концентрации дырок сразу не может распространиться на всю базу и дойти до коллекторного перехода.
Быстрые изменения концентрации дырок у эмиттерного перехода доходят до коллекторного перехода с запаздыванием и уменьшенные по амплитуде. На высокой частоте амплитуда коллекторного тока уменьшается, и он отстает по фазе от тока эмиттера (рис. 4.18). Следовательно, с ростом частоты колебаний ухудшаются усилительные свойства транзистора.
Падение усилительных свойств транзистора с ростом частоты проявляется в зависимости коэффициентов передачи тока эмиттера и базы от частоты (рис. 4.19).
Та частота, на которой модуль коэффициента передачи тока эмиттера 
падает на 3 дБ (в 
раз) по сравнению с его низкочастотным значением, называется предельной частотой коэффициента передачи тока эмиттера 
или 
. В зависимости от частоты , различают низкочастотные (< 3 МГц), среднечастотные
(3МГц < 
< 30 МГц), высокочастотные (30 МГц < < 300 МГц) и сверхвысокочастотные (> 300 МГц) транзисторы.
Та частота, на которой модуль коэффициента передачи тока базы 
падает на 3 дБ (в 
раз), по сравнению с его низкочастотным значением, называется предельной частотой коэффициента передачи тока базы (
).
Например, пусть 
= 0,99, тогда 
. На предельной частоте 
, на этой же частоте 
, что соответствует уменьшению 
в 
раза.
Из этого примера видно, что частотные свойства транзистора в схеме с ОЭ хуже. Предельная частота в схеме с ОЭ примерно в раз ниже, чем в схеме с ОБ.
При расчете схем часто используется в качестве параметра граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ (
), на которой модуль коэффициента передачи тока базы становится равным единице (рис. 4.19, б). Частота легче поддается измерению, чем предельная частота. Поэтому в справочниках обычно приводится значение . Между граничной частотой коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ () и соответствующей предельной частотой существует связь:
.
src=https://electrono.ru/wp-content/image_post/tverdolob_electr/pic97_14.gif align=right>
Запаздывание коллекторного тока относительно эмиттерного на высокой частоте иллюстрируется векторной диаграммой токов в транзисторе (рис. 4.20). Более высокой частоте сигнала соответствует больший угол запаздывания
. Из векторных диаграмм видно, что с ростом частоты увеличивается угол запаздывания , снижается модуль тока коллектора, а значит и модуль коэффициента , но еще быстрее растет модуль тока базы, а следовательно, столь же быстро уменьшается модуль коэффициента:
.
Второй причиной, ухудшающей усилительные свойства транзистора с увеличением частоты, является барьерная емкость коллекторного перехода 
.
В эквивалентной схеме усилительного каскада на транзисторе с ОБ (рис. 4.21) для высоких частот видно, что емкость шунтирует сопротивление 
(сопротивлениями 
и 
можно пренебречь, так как они велики по сравнению с 
и 
). Условно можно считать, что шунтирующее действие емкости оказывается заметным, когда ее сопротивление становится меньше шунтируемого, т.е.
.
Если принять 
= 0, то частотные свойства коллекторной цепи непосредственно самого транзистора могут быть оценены с помощью равенства:
или 
, (4.41)
где 
– круговая частота, начиная с которой следует учитывать шунтирующее действие Ск; 
– параметр транзистора, называемый постоянной времени цепи обратной связи на высокой частоте.
Чем меньше , тем больше 
, т.е. тем выше граничная частота коллекторной цепи.
Следует заметить, что на этих частотах транзистор еще может усиливать и генерировать электрические колебания. Генератор – это усилитель с замкнутой положительной обратной связью, когда на вход подается сигнал с выхода самого усилителя, и усилитель сам себя «раскачивает».
Но существует некоторая максимальная частота 
(или частота генерации), на которой коэффициент усиления транзистора по мощности становится равным единице 
= 1. На частотах, больших , транзистор окончательно теряет свое усилительное свойство. Эта частота для всех схем включения транзистора одинакова и определяется как
. (4.42)
Максимальной частотой генерации называется наибольшая частота, при которой транзистор способен генерировать в схеме автогенератора.
Следовательно, одной из основных причин ограничения верхнего частотного предела работы транзисторов является наличие диффузионной емкости эмиттерного перехода и, как следствие, инерционность диффузионного процесса в базе. Понятно, что маломощные транзисторы с точечным эмиттерным переходом и тонкой базой более высокочастотные, чем мощные плоскостные транзисторы, рассчитанные на высокие напряжения, т.е. с более широкой базой.
Для улучшения частотных свойств транзисторов необходимо заставить инжектированные в базу неосновные носители быстрее двигаться к коллекторному переходу. Для этого базу некоторых транзисторов легируют неравномерно: сильнее у эмиттерного перехода и слабее у коллекторного. В рез
ультате, у эмиттерного перехода концентрация основных носителей оказывается повышенной, а у коллекторного – пониженной.
При установлении равновесного состояния внутри базы часть основных носителей диффундирует от эмиттерного перехода к коллекторному. Возле эмиттерного перехода остаются нескомпенсированные ионы примесей, а возле коллекторного образуется избыток основных носителей. В базе появляется диффузионное электрическое поле, которое для p-n-p-транзистора направлено от эмиттерного перехода к коллекторному. Это поле является ускоряющим для неосновных носителей, двигающихся от эмиттерного перехода к коллекторному.
Инжектированные в базу дырки будут двигаться от эмиттерного перехода к коллекторному не только за счет диффузии, но и за счет дрейфа, т.е. более быстро. Такие транзисторы называют дрейфовыми в отличие от бездрейфовых, база которых легирована равномерно. Частотные свойства дрейфовых транзисторов существенно лучше.
