(495)510-98-15
Меню
Главная »  Промышленная электроника 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [ 15 ] 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166

пИй в слоях транзистора будет иметь вид, показанный на iTc 1.21,0-

g отсутствие внешних напряжении на границах раздела трех слоев б азуются объемные заряды, создается внутреннее электрическое ° пе и между слоями действует внутренняя разность потенциалов. Потенциальный барьер в каждом из переходов устанавливается та-0й величины, чтобы обеспечивалось равновесие диффузионного и ппейфового потоков носителей заряда, движущихся через переходы противоположных направлениях, т. е. равенство нулю протекающего через них тока (см. § 1.2). Поскольку концентрации основных (я неосновных) носителей заряда в эмиттерном и коллекторном слоях приняты одинаковыми, потенциальные барьеры в обоих уО-л-перехо-дах согласно выражению (1.11) будут равны. Если за нулевой уровень отсчета принять потенциал базы, то распределение разности потенциалов в транзисторе в отсутствие внешних напряжений будет иметь вид. показанный на рис. 1.21, е.

Внешние напряжения подключают к транзистору таким образом, чтобы обеспечивалось смещение эмиттерного перехода в прямом направлении, а коллекторного перехода - в обратном направлении. Это достигается с помощью двух источников напряжения U3 и UB (рис. 1.22, а). Напряжение Ua подключается положительным полюсом к эмиттеру относительно базы, напряжение UK - отрицательным полюсом к коллектору относительно базы (схема с общей базой). Изучим процессы, протекающие в эмиттерном переходе, базовом слое и коллекторном переходе транзистора.

Поскольку в эмиттерном переходе внешнее напряжение Vэ действует в прямом направлении, потенциальный барьер для дырок- основных носителей зарядов эмиттерного слоя - уменьшается и дырки из эмиттера под действием диффузии будут в большем количестве переходить (инжектировать) в область базы (рис. 1.22, а, в). Аналогичным образом увеличится диффузионный поток электронов (основных носителей заряда области базы) в эмиттер. С учетом достаточно малой для смещенного в прямом направлении p-n-перехода составляющей дрейфового тока, создаваемой неосновными носителями заряда областей, ток эмиттерного перехода и цепи эмиттера можно записать в виде

/8 =/ *+/ (1-16)

Дырочная составляющая тока /эР создается потоком дырок, переходящих из эмиттера в базу. Большинство дырок в последующем g стигает коллектора и вызывает коллекторный ток транзистора. т ктР°нная составляющая тока 1эп обусловлена движением элек-тоцН°В г? азы в эмиттер. Она замыкается по входной цепи через ис-топвИ^ и не используется полезно (для создания тока в коллек-Пеп°И цепи)- Таким образом, функция эмиттерного своХ°Да и пР°цессы в эмиттерном переходе dokI Д„Я1Ся к инжекции носителей заряда (ды-* > в базу.



Одним из важнейших показателей эмиттерного перехода является так называемый коэффициент и н ж е к ц. и и у, показы-J вающий, какую часть от полного эмиттерного тока составляет егс дырочная составляющая:

(1.17)1

С точки зрения качества эмиттерного перехода необходимо, чтобь| электронная составляющая эмиттерного тока /эп была существеннс меньше его дырочной составляющей /эр. Это достигается значитель^ ным (на два-три порядка) превышением концентрации основных носителей заряда (дырок) в эмиттере над концентрацией основных носителей заряда (электронов) в базе (рр0 пп0). Как указывалось, задача решается применением высокоомного исходного полупроводника для создания базового слоя и введением большой концентрации акцепторной примеси для получения эмиттерного слоя. Для выпус| каемых промышленностью транзисторов коэффициент инжекции у =J = 0,97ч- 0,995.

Процессы в базовом слое определяются основном поведением дырок, перешедших в баз через эмиттерный переход. Инжектируемые дырки, попадая в базовый слой, повышают концентрацию дырок в базе вблизи эмиттера по сравнению с равновесной концентрацией рш (рис. 1.22, б). На границе с эмиттерным переходом создается коицен; трация дырок рп(0). Величину этой концентрации, зависящей от под веденного напряжения Uэ, находят из соотношения, аналогичного (1.13а) для диода:

Р (0) = Р <>е (1.1

Под действием концентрации рп(0) развивается диффузионное] движение дырок в базе в сторону коллектора, т. е. в направление меньшей концентрации. Концентрация дырок в базе на границе коллекторным переходом устанавливается близкой к нулю, так ка* дошедшие до коллекторного перехода под действием диффузии дыркЛ ускоряются полем перехода и перебрасываются в коллектор. Устано* вившееся при определенном напряжении U3 (определенном токе эмит тера и соответствующей величине р„(0))распределение концентрации дырок в базе показано на рис. 1.22, б.

Ввиду относительно малой толщины базового слоя /б (соизмери! мой с диффузионной длиной дырок Lp) закон распределения коицен трации дырок в базе при диффузии рп(х) близок к линейному. Грг диент концентрации дырок в базе в соответствии с выражением (1.8е определяет диффузионный ток дырок в ней в направлении коллег торного перехода.

Описанный характер движения дырок в базе возможен тольк| тогда, когда количество находящихся в объем базы дырок равно количеству электронов! а распределения их концентраций близки (объемный заряд дыро/ скомпенсирован объемным зарядом электронов), т. е. при условие электрической нейтральности базы.



Электроны, компенсирующие объемный заряд дырок, поступают цепи базы одновременно с дырками, входящими в слой базы сразу п° п0Сле подключения напряжений U3 и Us. В установившемся ре-* ме концентрации дырок рп и электронов пп близки. Распределение концентрации электронов на рис. 1.22, б показано пунктирной кривой.

Наличие дырок и электронов в базе приводит к тому, что в процессе диффузии некоторая часть дырок рекомбинирует с электронами Соис. 1-22, а). В результате актов рекомбинации количество дырок, пошедших до коллектора, не будет равно количеству дырок, поступивших из эмиттера, и, следовательно, дырочная составляющая коллекторного тока /кР будет меньше дырочной составляющей эмит-терного тока /эР. Вследствие рекомбинации некоторого числа дырок с электронами в процессе их движения через базу концентрация дырок уменьшается, что приводит к уменьшению их градиента концентрации по оси х и некоторому отличию кривой рп(х) от линейного закона (рис. 1.22, б).

Вместе с тем акты рекомбинации дырок с электронами создают недостаток электронов, требующихся для компенсации дырок, постоян-новходящих в базу из эмиттера. Необходимые электроны поступают по цепи базы, создавая базовый ток транзистора /бр (рис. 1.22, а). Следовательно, разность между дырочными составляющими эмиттер-ного и коллекторного токов представляет собой ток базы, обусловленный рекомбинацией в ней дырок. В соответствии с этим запишем соотношение для дырочных составляющих токов транзистора:

/эр=/нр + /бр. (1.19)

Для определения части дырок, прошедшей из эмиттера в коллектор, вводят коэффициент переноса дырок в базе б, который равен отношению дырочной составляющей коллекторного тока к дырочной составляющей эмиттерного тока:

8 = /КР эР. (1-20)

Желательно, чтобы величина коэффициента б как можно меньше отличалась от единицы. Способы приближения к единице коэффициента 8 направлены на сокращение потерь дырок в базе за счет актов рекомбинации. Это достигается увеличением времени жизни дырок в базе и сокращением времени их нахождения в базе. Сокращение времени нахождения дырок в базе связано с уменьшением толщины зового слоя /б и увеличением скорости их прохождения через базу, леднее используется в так называемых дрейфовых транзисторах кочАа С03Дания в слое базы ускоряющего поля. Типовые значения

Рфициента 8 для транзисторов лежат в пределах 0,96-0,996. ходаЗЛ0Ж6НН0е п03В0ляет уяснить и роль коллекторного р-п-пере-хола пРедназначенного для перевода дырок, достигших этого пере-

Кол КОЛлекто РнУю область (рис. 1.22, в). тавляюи6 /311 Т0К тРанзистора /к, обусловленный дырочной сос-Ц и е н тИ р ис 22, а), связан с током эмиттера /э к о э ф ф и-нтом передачи тока а:



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [ 15 ] 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166



© 2018 ООО "Стрим-Лазер": Лазерная гравировка.
Все права нотариально заверены. Копирование запрещено.