Пасынков.Полупроводниковые приборы (1084497), страница 44
Текст из файла (страница 44)
При прохождении токов через объемные сопротивления на них создаются соответствующие падения напряжений. В области базы наиболее существенно падение напряжения из-за прохождения тока из пространства между эмнттером и коллектором к выводу базы (рис. 4.8, а). Так как толщина базы очень мала, ее сопротивление может оказаться довольно большим, В результате падение напряжения на эмиттерном переходе отличается от напряжения между выводамн эмиттера и базы и не одинаково (что очень существенно) в разных точках эмиттера (рис. 4.8, б). Это приводит к тому, что и плотность тока эмнттера в разных точках различна; причем она возрастает к краю эмиттера, т.
е. по мере роста тока средние 208 носителей в базе. Если для бездрейфо вых транзисторов из-за значительного градиента концентрации носителей во всей базе и обычно не очень больших плотностей токов влиянием такого перераспределения можно пренебречь, ю ау для дрейфовых транзисторов оно может быть существенным. Эффект расширения базы. Перераспределение потенциала в области объ- У емного заряда при больших токах является также следствием насыщения ско ости движения носителей. Дейст- амар Р вительно, из-за того что носители заряда движутся с конечной скоростью, ! их концентрация в р-и-переходе отлич- у на от нуля, а заряд добавляется к заряду ионизнроваиных примесей или б) вычитается из него.
Соответственно пе- 1 рераспределяется и поле в переходе. р и ~ л Рассмотрим коллекюрный переход транзистора (рис. 4.9, а). Нетрудно убедиться, что заряд, связанный с неосновиыми носителями, совпадает по знаку с зарядами ионизированных примесей в базе. Следовательно, из-за прохождения коллекторного тока плотность объемного заряда в части коллекторного перехода, приходящейся на базу, растет, а в части, приходящейся на коллектор, — надает. Такое изменение плотности объемного заряда эквивалентно соответствующему изменению концентрации примесей.
Следовательно, прн больших токах область объемного заряда в базе сужается, а в коллекторе — расширяется. Если коллекторный переход резкий, как обычно у бездрейфовых транзисторов, и область коллектора легирована очень сильно (сплавной переход), то при больших юках изменяется практически только толщина области базы (рис. 4.9, б).
Когда коллекторный переход плавный (дрейфовый транзистор), изменение ширины базы сопровождается сдвигом обеих границ области части эмиттерного перехода как бы перестают работать — инжекция происходит преимущественно по краю эмиттера. Изменение условий на переходах. В активном режиме работы транзистора при больших токах могут измениться условия на коллекторном переходе. Это связано (см.
$1.10) с насыщением дрейфовой скорости движения носителей. При этом концентрацию носителей в базе у коллектора нельзя считать равной нулю, как это было сделано в $ 4.3, — ее значение стремится к зк,/(дп, „). Такое явление влечет за собой перераспределение объемного заряда в сторону коллектора (рис. 4.9, и). Если плотность тока удовлетворяет условию 1К» ~~ г)А)»»»орм»» то носители заряда полностью компенсируют заряд примесей в коллекторной части перехода и коллекториый переход как бы исчезает.
При этом работа транзистора нарушается. ток. Начальный ток коллектора складывается из тока !кр, также не равного нулю, и обратных токов коллекторного перехода. При не очень больших напряжениях (М = 1) ч 5г)п! !КБК вЂ” ' 1ро»о !ро»» !ро».»о» + !Бго» + !Кг»» + !го ° (4.36) ) — »)л о ~г 4 Б.в. статические параметры Статическими ларамеграми транзистора называют значения токов нли напряжений, измеренных в определенных условиях, а также некоторые соотношения между этими величинами.
Параметры режима отсечки. В качестве статических параметров, характеризующих режим отсечки, обычно выбирают эначеннв токов эмиттера и коллектора. В связи с тем что в режиме отсечки наблюдается некоторое влияние одного перехода транзистора на другой, эти токи находят при определенных условиях включения транзистора.
Начальными токами лереходое называют значения токов при обратном напряжении на каком-либо переходе транзистора при условии, что напряжение иа другом переходе равно нулю. Практически начальные токи находят, применяя короткое замыкание вывода соответствующей области с базой. Так, начальный ток коллектора !кпк* определяют при коротком замыкании выводов эмиттеРа и базы, а начальный ток эмиггеРа !эпк — пРи коРотком замыкании выводов коллектора и базы, Поскольку начальные токи переходов транзистора обычно довольно малы, короткому замыканию выводов соответствует напряжение на переходе, практически равное нулю.
Согласно определению начальных токов, их находят на границе перехода транзистора из активного режима в режим отсечки. РассмотРим Дла пРимеРа пРоисхожДение тока 1квю ПРи напряжении на эмиттере, равном нулю, обращаются в нуль только составляющие эмиттерного тока !э„и !э „, в то время как в соответствии с (4.15) при (!эв = 0 (4.35) ) -б-ел о Это объясняется тем, что при подаче напряжения на коллекторный переход в базе перераспределяются неосновные носители заряда, возникают градиент их концентрации и соответствующий " В индеисаз первая буква означает вывод, в пепи которого производится измерение (Э вЂ” эмитгер, К вЂ” коллектор, Б — база), вторая буква — обгдий вывод, третья буква — режим измерения (К вЂ” короткое замыкание, Π— разомкнутая пень). 2)П Аналогично образуется и начальный ток эмиттера !эаю Под обратными токами переходов транзистора понимают значения токов через какой-либо из переходов при обратном напряжении, в то время как ток в одном из двух оставшихся свободными выводов равен нулю.
Так, обратный ток коллектора транзистора е схеме с общей базой !кно определяется при токе эмиттера, равном нулю, а обратный гок эмитгера для той же схемы !эао — при токе коллектора, равном нулю. Аналогично можно определить и обратный гок коллектора для схемы с общим эмитгером !кэо (при токе базы, равном нулю). Значение тока !к,о можно найти из (4.33) с учетом того, что при этом ток змиттера отсутствует, а значит, и !к, —— О.
Тогда (4.37) !кБО (!Бге» + !кгг» + !го») М. Подставив это выражение в (4.33), получим !к = М!к, + !кяо. (4.38) СлеДовательно, ток !кдо пРеДставлЯет собой сУммаРнУю не управляемую со стороны эмиттера составляющую тока коллектора. Ток базы !Б = !ре»о + !ро»» + !ре»»о» + !э» + !эр»» !кр(М 1) !кво. (4.39) !н !»во йиэ = )Б + )иво (4.40) Подставив полученные в $ 4.4 выражения для токов коллектора и базы, получим 2г) Здесь тоже !кво представляет собой составляющую, которая ие зависит от тока эмиттера.
Аналогично определяется и обратный ток эмиттера !эно. Параметры активного режима. Статические параметры активного режима в основном характеризуют степень влияния входной цепи транзистора (эмиттерной, базовой) на выходную. К этим параметрам относится статический коэффициент передачи тока базы (4.41) + — и-"3 — гзх + — ") — г(х + з5 „хг 22„Н 5'иГ(0)о 22г пГ(0)2." о О Из перечисленных процессов только лавинное умножение и изменение обратного тока коллектора под действием тока эмиттера приводят к росту значения й,гэ, остальные процессы обусловлинают его снижение.
Для бездрейфового транзистора выражение (4.41) принимает более простой вид: ! Г и з5 екм 0 ЛГм »„, =, ГГГ+ Ф,Б, + и, 0) „+ (4.46) 4(Р,. — 12„), 22, Значение статического коэффициента передачи тока базы определяется несколькимн процессами, что в формуле (4.41) отражено соответствуюшими сомножителями и слагаемыми. Множитель ао, учитывающий изменение обратного тока коллектора при изменении тона эмиттера, обычно примерно равен единице.
Коэффициент лавинного размножения М учитывает влияние этого процесса на обший ток коллектора. Слагаемое е и — $ ( — $ — г(х )г(х = ла'— '- (4А2) учитывает потери носителей заряда в базе при объемной рекомбинации. Слагаемое (4.43) в. ~л Лг(0)2..
(4А4) учитывает влияние тока носителей заряда, инжектированных из базы в эмиттер. Слагаемое учитывает потери носителей из-за рекомбинации в эмиттериом переходе. 2!2 учитывает потери носителей в базе из-за поверхностной рекомбинации. Слагаемое Коэффициент передачи тока базы — один из важнейших параметров транзистора, поэтому целесообразно рассмотреть влияние на него значения постоянной составляющей тока.
При малых напряжениях, как известно (см. $3.10), в образовании тока через р-л-переход большую роль играет рекомбннация в р-и-переходе. Так как рекомбннационный ток не связан с инжек- й цией в базу, он приводит к снижению ймэ В формуле (4.41) это отражено в том, что слагаемое, учитываюшее рекомбинацию в р-лпереходе (4.45), растет с уменьшением Уэк. По мере роста напряжения на эмиттере и тока эмиттера роль рекомбинации в р-л-переходе уменьшается, соответственно растет ймэ.
К тому же с увеличением тока повышается уровень инжекцин, а возникаюшее прн этом поле способствует движению инжектированных носителей заряда через базу. Действие такого поля эквивалентно росту О, (см. $3.15), что приводит к уменьшению первого и второго слагаемых в формуле (4.41). Одновременно прн повышении уровня инжекцин начинает расти концентрация носителей в базе, что ведет к росту тока носителей, инжектированных из базы в эмиттер. В формуле (4.46) вместо !У в третьем слагаемом следовало бы взять й! + р..
Соответственно уменьшится йз!э. К снижению йз,э при больших токах приводит и вытеснение носителей к краю эмиттера, рассмотренное в $4.5, в связи с чем возрастает роль поверхностной рекомбинации. В некоторых транзисторах уменьшение йз!э при больших токах может быть связано с увеличением толшины базы. На зависимость от тока влияет также изменение времени жизни носителей в объеме и скорости поверхностной рекомбинации.
Результируюшая зависи. мость й„э от !э чаще всего имеет внд кривой с максимумом (рис. 4.10). Обычно значение ймэ составляет несколько десятков. й за Рнс. 4.!О. Заанснмость козффнииеита передачи постоянного тока базы ог постоянного тока змнттера 213 Иногда вводят статический коэффициент передачи тока эиитгера г! «КБО (4.41) 1э при этом 1Их!Б1 Ьмэ ! — )Их!Б( (4.48) г~ьо «~ ЭБ (4.49) Формулы для расчета этих параметров можно вывести примерно так же, как для Ьмэ. Используя статические параметры и выражение для тока 1кьо, перепишем выражение для тока 1кьк: Ыь ~ — — + «КБО. (4. 50) — ь(х Параметры режима насыщения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
