Пасынков.Полупроводниковые приборы (1084497), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Получающееся электрическое поле всегда направлено так, что способствует двнженню неосновных носителей нз области с большой концентрацней примесей в область с малой концентрацней. Следовательно, поле, способствующее двнженню неосновных носителей от эмнттера к коллектору, создается, если концентрация нескомв базе уменьшается по направлению от Рис.
4.3. Распределение конпентрапии примесей и злектрического полн в базе транзистора, изготовленного мето. дом диффузии: ! — участок тормозншего полн, у — участок ускорпюшего полн пенснрованных прнмесен эмнттера к коллектору. 194 Такое распределенне примесей в базе получается, напрнмер, прн нзготовленнн транзнстора методом диффузии (рнс. 4.3). Однако в этом случае может возннкнуть участок, где поле будет препятствовать движению носителей от эмнттера к коллектору (тормозящее поле), что обычно ухудшает свойства транзнстора.
Различают трн схемы включення транзнстора: с общим эмнттером, общей базой н общим коллектором. Общим называют электрод, относнтельно которого измеряют н задают напряженая. Ток в цепи общего электрода не определяют. Усилительные свойства транзистора проявляются, если в схеме с общей базой в качестве входной цепи использовать эмнттерную, а в качестве выходной — коллекторную. В схеме с общим эмнттером входной является цепь базы, а выходной — цепь коллектора. Для схемы с общим коллектором входной является цепь базы, а выходной— цепь эмнттера. Основные свойства транзистора определяются соотношеннямн токов н напряженнй в разлнчных его цепях н взаимным нх влиянием друг на друга. Транзистор может работать на постоянном токе, малом переменном снгнале, большом переменном сигнале н импульсном снгнале.
Чтобы рассмотреть работу транзистора на постоянном токе, необходимо изучить стацнонарные потоки носнтелей в нем. Это дает возможность получить статические характеристики и статические параметры транзистора — соотношения между его постояннымн токами н напряженнямн, выраженные графически нлн в виде числовых значеннй. На работу транзистора прн малом переменном сигнале помимо стацнонарных потоков носителей заряда влияют также процессы накоплення носителей, имеющиеся в транзисторе емкости, а также конечная скорость движения носителей. Свойства транзистора прн работе на малом переменном сигнале описываются системами малоснгнальных параметров.
Прн работе на большом сигнале н на нмпульсном снгнале помнмо тех факторов, которые определяют работу транзистора на постоянном токе н малом переменном сигнале, существенно сказывается нелинейность статических характернстнк транзистора. Т 4.3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СТАЦИОНАРНЫХ ПОТОКОВ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА Рассмотрим распределение потоков носнтелей в транзисторе на примере структуры типа р-п-р. Актнвный режнм.
Через эмнттерный переход транзистора, работающего в активном режиме, происходит ннжекцня носителей заряда в базу (рнс. 4А, а). Инжектнрованные носители (ток !эр) частично рекомбнннруют в объеме базы н на его поверхности, а некоторые нз ннх могут доходить до омнческого перехода с базой н Рекомбнннровать на нем (токн l„к„,! „„1„к „). Остальные нн- !95 жектированные носители пересекают базу, доходят до коллектор- ного перехода н увеличивают его обратный ток. К току носителей заряда, ннжектированных эмиттером и дошедших до коллектора ()х ), добавляется ток носителей, образовавшихся в результате тепловой генерации в базе ()а„„), в коллекторе ()к„„), а также в коллекторном переходе ((„,„).
Кроме того, при достаточно больших напряжениях в коллекторном переходе ООООООО ООООО НР О О О О О'З ОО ОО'а,з 1 О ООООООООООООО О ОООООООООООООО ОООООООООООООО ООООООООООООО О О ОООО О ! гРННО 1 ° ° ° !не !элн 1 1 ° !б 1 $ $ !Нннз !денлнн 1 ! ! ! Бген и пн Хенн б О ОООООООООООООООО ОООООООООООО ОО Р О ООООООООООО ОООО ООООООО "и ОООООООООООООО О Д О ООООО ОООООО О О О О ОО О О О ОО О О О О б) Рнс. 4.4. Распределенне станнонарныя натанов носнтелей заряда а транзнс- тнре: а — аатввама режим; б — режим насмщеаня происходит лавинное размножение носителей (б,).
Могут существовать н токи утечки по поверхности полупроводника. Все этн токи в сумме образуют ток коллектора. Через эмиттер помимо тока носителей заряда, ннжектнруемых в базу (!эр), проходит ток носителей, ннжектируемых из базы в эмнттер (бэ„). В области эмнттера этн носители оказываются неос- 196 О ООО О О ОООО ОО О ООООО!О О ОООО ДД О ! ОООО О О ДОООООО ОО О О ОО ОО О О ° ° н О НН ОЕ ОООН О нэнн ° йа ° О О 1 1 1 1 О ° эн ° ээн новнымн и рекомбинируют. Кроме того, через эмиттерный переход проходит ток, связанный с рекомбннацней носителей в области объемного заряда ()э „), а иногда (прн малых общих токах) нужно учитывать н ток утечки. Ток, проходящий к выводу базы, представляет собой алгебраическую сумму токов основных носителей, обусловливающих ннжекцню носителей в эмиттер (lэ„), рекомбинацию в эмнттерном переходе ()эр,„) и в базе (! „„+)р,„,), обратных токов коллектор- ного перехода ()н„„+),+1„„+!к„,„), а также тока неосновных носителей заряда, дошедших до вывода базы (б„„„,„).
Значение н направление тока базы определяются соотношением этих составляющих. Если рассматривать распределение токов в транзисторе с тачки зрения взаимного влияния эмиттера и коллектора, то оказывается, что от тока эмнттера существенно зависит только составляющая /я тока коллектора, обусловленная инжектированнымн эмиттером в базу носителями, дошедшими до коллектора, а также составляющая тока, связанная с лавинным размножением в коллекторном переходе (!.), Все остальные составляющие тока коллектора либо совсем не зависят от тока эмнттера, либо эта зависимость слабая (!деев) .
Кроме того, на значение тока коллектора влияет не весь эмиттерный ток, а только его составляющая !э,, связанная с ннжекцией неосновных носителей в базу. Составляющие тока эмнттера, связанные с ннжекцией из базы в змнттер ((э„) и рекомбннацней в области объемного заряда ()э „), хотя и зависят от напряжения на эмиттерном переходе, на ток коллектора непосредственно не влияют. Чтобы ток эмиттера эффективно управлял током коллектора, принимают мары для уменьшения всех составляющих тока, не принимающих участия в таком управлении.
Прежде всего стараются сократить потери носителей заряда, инжектнруемых в базу. Для этого: 1) толщину базы делают небольшой по сравнению с диффузионной длиной неосновных носителей заряда, что снижает потери на рекомбннацню в объеме базы (1„„,); 2) поверхность полупроводника обрабатывают так, чтобы получить по возможности малое значение скорости поверхностной рекомбинации (уменьшить ! „,); 3) вывод базы располагают настолько далеко от эмнттера, что до него дырки практически не доходят (уменьшение !р,„„,„); 4) размеры коллектора делают такими, чтобы он мог перехватить весь поток носителей, идущих от эмиттера, т. е. площадь коллекторного перехода должна быть значительно больше плошади эмнттерного перехода. В результате этих мер (эр — )яр (4.5) Для уменьшения составляющей тока носителей, инжектнруе- 197 мых из базы в эмиттер (1э„), коицеитрацию примесей в базе делают значительно меньшей, чем в эмиттере.
Это приводит к тому, что ток через эмиттериый переход состоит практически из носителей заряда, иижектируемых в базу, т. е. коэффициеит иижекции (отиошеиие дырочиого тока к полному току через переход) получается высоким. Использование для увеличения тока коллектора явления удариой иоиизации чаще всего иерациоиальио, так как приводит к сильной зависимости тока !„от иапряжеиия иа коллекторе, т. е. к иестабильиой работе транзистора. Это явление используют только в лавиииых транзисторах. С учетом всех перечисленных мер можно считать, что ток коллектора транзистора в активном режиме примерно равен току эмиттера: 1к ян 1э (4.6) а ток базы значительно меньше как тока эмиттера, так и тока коллектора: 1з= 1э — 1к (4.7) Рассмотрим, как происходит усилеиие в транзисторе при активиом режиме его работы. В схеме с общей базой (рис. 4.5) в выходной цепи (коллекториой) практически проходит тот же ток, что и во входной (эмиттер+ ! Е иой), т.
е. усиление по току в данном — случае отсутствует. Однако эта схеЛнизн~ ' ннв, ~заза ~ ~ „н„ ма дает возможность получить уси'1 л ление по мощности. Чтобы понять принцип усилеиия ф мощности в траизисторе, да и в друй гих усилительных приборах, надо учесть взаимодействие носителей зарнс. 4д.
Схена нклюееннн трао- ряда с электрическим полем. Назнстора с обшей базой пример, дырка, двигаясь по направ- лению электрического поля, разгоняется в этом поле и приобретает дополнительную энергию, забирая ее от электрического поля. Если же заставить дырку двигаться против электрического поля, то оиа будет тормозиться этим полем, отдавая ему часть своей энергии. Электрическое поле в коллекториом переходе транзистора состоит из постоянной составляющей, созданной внешним источииком питания а цепи коллектора, и переменной составляющей, возиикающей при экстракции иеосповиых носителей из базы в коллекториый переход.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
