Шишкин Г.Г., Шишкин А.Г. - Электроника (1006496), страница 21
Текст из файла (страница 21)
рис.3.19,г),а слой повышенной концентрации зарядов одного знака. ПериодическиJюзникая,перемещаясьпокристаллуиисчезаянааноде, подобно доменам, такие слои создают нарастающие поамплитуде вдоль кристалла волны объемного заряда. В этих условиях диод Ганна может быть использован как усилитель сигналов с частотой пfпр• где п =1, 2, 3 ....Работа диода Ганна в цепи с колебательным контуром. Такаяцепь, показанная на рис.3.22,ка постоянного напряженияа, содержит помимо источниU0,шунтированного емкостью С,L 0 , С 0 • Резонансная час12тота контура (()0 = (L 0 C0 )- 1 может быть равна пролетной частоколебательный контур с параметрамите (()пр = 2тсfпр или же несколько выше этой частоты.За счет батареи И0 в кристалле создается постоянное электрическое поле, величина которого G1 = U 0 1 определяет рабочуюточку «а>> в области характеристики с отрицательным дифферен/lциальным сопротивлением (рис.3.22, б).В режиме стационарных колебаний переменное напряжение, развивающееся на коле-Глава3.Полупроводниковые диоды113+enopLoе1еа)ен sintРис.3.22(root)6)бательном контуре, суммируется с напряжением И0 , и в кристалле создается переменное электрическое поле{52={51+ Бт sin ro0 t.В соответствии с мгновенным значением рабочая точка перемещается по характеристике между точками Ь и с.
Из рис.3.22, бвидно, что в течение некоторого интервала времени Лt напряженность поля{52 может быть меньше критического значения Бкр·В эти интервалы времени домен высокого поля, если он сформировался, может разрушиться, не достигнув анода. Если же к началу периода формирование нового домена еще не наступило, тоего образование начнется лишь по истечении периода Лt, т. е. снекоторой задержкой по отношению к моменту исчезновенияпрежнего домена. И, наконец, к началу периода процесс формирования нового домена может оказаться незавершенным: в этомслучае в кристалле формируется не домен высокого поля в видедвойного слоя электрических зарядов разных знаков, а областьболее плотного отрицательного объемного заряда, который иперемещается по кристаллу по направлению .к аноду.В любом из этих случаев колебания в контуре не прекращаются; может измениться лишь частота колебаний или их форма.
Первый случай называют режимом с подавлением домена, второй случай-режимом с задержкой домена, а третий-режимомограничения накопления объемного заряда (ОНО3). Таким образом,помимо пролетного режима,рассмотренного нами ранее,генератор на диоде Ганна может работать и в других режимах.Наступление того или иного режима зависит от скорости формирования или рассасывания домена, скорости его перемеще-Раздел1141.ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИ_БОРЫни.я по кристаллу (или от длины кристаллаlпри vдр. дом=const),а также величины интервала Лt, однозначно определяемого собственной частотой контура ю 0 • Поэтому важным параметром,определяющим условия существования того или иного режима,служит величина f 0 l, где f 0 = m0 /21t.Отметим основные особенности различных режимов.Поскольку в GaAsvдp.
дом :::::;f 0 = fпр·710 см/с, для пролетного режимаf 0 l:::::; 10 7 см/с.Значения nl для пролетного режиВ пролетном режиме контур настраивается на частотупроизведение(1 ... 3)10 12 см- 2 •10%.ма лежат в пределахКПД не превышаетМаксимальная величинаВ режиме с подавлением домена колебательный контур настраиваете.я на частоту выше пролетной f 0 l> 2 • 10 7 см/с.Наивысшеезначение частоты колебаний ограничивается временем разрушения домена и для арсенида галлия определяете.я условием> 2 • 105 см-3 •с.Теоретическое значение КПД не превышаетnjf0 >13%.Режим с задержкой домена наблюдаете.я при условии, когда напряженность{32 суммарного пол.я снижается до величины меньше Ркр в тот момент, когда домен исчезает на аноде.
Этот режимнаблюдаете.я при условииние КПД не превышаетf 0 l < 10 1 см/с.Теоретическое значе27%.Режим с ограниченным накоплением объемного заряда (ОН03)наиболее часто используете.я в генераторах на диодах Ганна.В этом режиме колебательный контур настраиваете.я на частоту f 0 > fпр' Режим ОНО3 определяете.я условием 2 • 10 5 см- 3 ·с»» п / f > 2 • 104 см- 3 • с (здесь концентрация п записывается в см- 3 ,частота-в Гц) ...-01--------1/ Контрольные допросы i-1-------1.Каковы классификация, системы параметров и технологи.яизготовления полупроводниковых диодов?2.Низкочастотные выпрямительные диоды: особенности, па3.Высокочастотные диоды:раметры, характеристики.особенности,устройство,параметры, характеристики.4.Стабилитроны: объяснить особенности ВАХ при туннельных и лавинных пробоях, ТКИ и другие параметры.Глава5.4.115Биполярные транзисторыВарикапы: ВФХ, динамический диапазон, эквивалентныесхемы, параметры.6.Импульсные диоды: особенности, импульсные параметры и7.8.Диоды Шоттки: объяснение БАХ, особенности, параметры.их объяснение, переходные процессы.Туннельные диоды: объяснение БАХ, области БАХ, соответствующие туннельному току,эквивалентная схема,параметры.9.ЛПД: структурные схемы, распределение концентрации инапряженности электрического поля; объяснить механизмотрицательного динамического сопротивления.10.Параметры и характеристики физических процессов в пролетном режиме и режиме с захваченной плазмой.11.
Диоды Ганна: объяснить БАХ и физические процессы придоменной неустойчивости.12. Охарактеризуйте режим работы диодов Ганна.13. Каковы основные принципы технологии полупроводниковых диодов?14.Импульсные и переходные процессы в диодах на основе рп-nереходов.Глава4БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ4.1.Общие вопросы.
Устройство,режимы работы транзисторовБиполярный транзистор-это электропреобразовательный полупроводниковый прибор с одним или несколькими электрическими переходами, имеющий три или более выводов. Термин«биполярный»вназванииэтихтранзисторовотражаеттотфакт, что процессы в них определяются движением носителейзаряда обоих знаков (электронов и дырок). В основе работы биполярныхтранзисторовлежитинжекциячерез р-п-переходнеосновных носителей, заряд которых компенсируется основными носителями.Раздел11:6эмиттер-база1.ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫколлекторэмиттер-l.базаколлекторl.ппррпр11э-у-кэ-у-кББа)б)Рис.4.1Принципиальная структура биполярного транзистора включает три полупроводниковых области п-р-п- (рис.р-п-р-типа (рис.4.1,4.1,а) илиб), которые соответственно называютсяэмиттером, базой и коллектором.
Так,р-п-переход между эмиттером и базой(1) называется эмиттерным, а между базой и коллекколлекторным (см. рис. 4.1, а, б). Помимо структурытранзисторов, на рис. 4.1 (внизу) приведены и их условные оботором(2)-значениявсхемах,гдестрелкауказываетнаправлениетокапри прямом смещении эмиттерного и обратном смещении коллекторного р-п-перехода.Возможны три схемы включения биполярных транзисторов:с общей базой, общим эмиттером и общим коллектором.
Нарис.4.2показаны две из них. Направления токов и полярностинапряжений соответствуют нормальным условиям работы (активному режиму), т. е. прямому смещению эмиттерного р-п-перехода и обратному смещению коллекторного перехода. Кромеэтого режима возможна работа транзистора еще в трех режи-+Ивэ+++б)а)Рис.4.2Глава4.Биполярные транзисторы117мах: отсечки, двойной инжекции или насыщения и инверсном. В режиме отсечки оба перехода смещены в обратном направлении, врежиме двойной инжекции на оба перехода поданы прямые напряжения; в инверсном режиме коллекторный переход смещенв прямом, а эмиттерный1-в обратном направлении.По конструктивным особенностям и технологии изготовления биполярные транзисторы могут быть эпитаксиально-планарными, планарными, диффузионными, диффузионно-сплавными, сплавными и т.
д.В настоящее время транзисторы изготавливаются преимущественно из кремния. На рис.структуракремниевого4.3, а представлена полупроводниковаяэпитаксиально-планарноготранзистора, характерная для большинства дискретных транзисторов.На поверхностиполупроводниковойтонкий диэлектрический слойSi02 •пластины формируетсяСильнолегированная подложка п+-типа(1) вместе со слаболегированным эпитаксиальным сло(2) толщиной Wэп ~ 10 мкм образуют коллекторную обОбласти базыр-типа(3) и эмиттера п+-типа(4)(рис. 4.3, а, б)ем п-типаласть.создаются методом диффузии или ионной имплантации. Электроды формируются тонкопленочными металлическими полосками5, 6, 7(рис.4.3,а, где аэ ширина эмиттера). Распределениеконцентрации примесей в направлении от поверхности (слойSi0 2 )через эмиттер к коллектору приведено на рис.Nдэ• Nав• Nдк• Nдп-4.3,б, гдеконцентрация доноров в эмиттере, акцепторов в базе, доноров в коллекторе и подложке соответственно.Толщина базыW в современных маломощных высокочастотныхтранзисторов составляет 0,2 ...
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
