Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 54
Текст из файла (страница 54)
.Формулу (4-12?б) можно получкть непосредственно из (4-12?а) либо полачо со в исходном уравнении (4-122), либо используя корни (4-125), которые = О имеют, значения $т=. 2Ч/га и 6з= О. где корни характеристического квадратного уравнения имеют Вид ': В..= — „'(ч р и +С). (4-125) 06 Первый множитель в выражениях (4-127) есть граничная концентрация неосновных носителей для бездрейфового транзистора с тонкой базой (см.
(4-17в) при х = 01. Эта концентрация выбрана в качестве основы масштаба на рис. 4-40 и обозначена через р (о). Из выражений (4-127) следует, что граничная концентрация у дрейфового транзистора всегда меньше, чем у бездрейфового: р (о) - р (о). Режим высокого уровня инжекции имеет у дрейфовых транзисторов свою специфику, которая состоит в следующем. Поскольку Оз —" ® равновесная концентрация 70 Рл(0) основных носителей лэ спа- дает вдоль оси х весьма рва- (=0 ко (экспоненциально), а кон- 06 ~ -(0=0 центрацня избыточных неосновных носителей Лр меняется сравнительно слабо (см.
рис. 4-40), то уровень инжекции 6 О Лр/ле оказывается максимальф' ным не на эмиттерной границе 70 базы (как у бездрейфовых 0,7 транзисторов), а вблизи кол- 0,7 лектора (см. рис. 4-39). Отсюда следует, что с увеличением тока модуляция 0 Ц2 чФ 06 0,6 а/ш Улельного сопРотивлениЯ ба- зы (см.
5 2-8) происходит ркс. 4-41. Распределение неосновных но. В НаПраВЛЕИИИ От КОЛЛЕКтОра сит«лей в базе дрейфового транзистора к эмитгеру и что приэмитпри высоккх Уровнях инжекцин (штрих тарный Слой базы модулирупунктироя показано распределение в бездрей4ювом транзисторе прк низком етси слабее ДРУгих. Поэтому уровне инжекцнк). коэффициент 6 в выражении (2-69), характеризующий и р иэмиттерный уровень инжекции, у дрейфовых транзисторов редко превышает единицу даже при больших токах, тогда как у транзисторов с однородной базой значение 6 достигает 10 — 100. Соответственно коэффициент инжекции (см. выражение (2-74)) у дрейфовых транзисторов зависит от тока сравнительно слабо. распределение инжектированных носителей при высоком уровне инжекг(ки (рис.
4-41) 165] можно пояснить, исходя из следующих соображений. Как известно, модуляция удельного сопротивления базы связана с ростом концентрацвцо с н о в н ы х носителей, в нашем случае — электронов. Вблизи коллектора. где модуляция максимальна (см. выше), концеитрацкя электронов намного превышает равнонесное значение. В результате распределение электронов на модулиРованном участке оказывается более равномерным, чем в равновесном состоянии, а собственное электрическое поле соответственно более слабым. Иначе говор~ модулированный участок в значительной мере лишек «драй(ювой спецнфикиз 4 Если дрейфовый транзистор ра«Ьтает в инверсном включении, то удавная специфика состоит в том, что собственное поле Е п р е п я тй:т в у е т движению носителей, инвгйктированных через коллекторный з«брехал.
С анапнтической точки зре«ф«н в уравнении (4-122) изменится Влт«ак второго члена, а в результирую))(их выражениях (4-127) коэффициент т) следует считать отрицательным. Соответственно распределение р (х) без учета рекомй)анании (4-127б) принимает внд: !шаг йг рв фг б Рве. 4-42. Распределение ноицентрзцнн инжехтировзнных дырок в бззе дрейфового трзнзясторз при инверсном вялю. ченин. (4-128) :Слч 'координата х отсчитывается от коллектора к змнттеру. Кривые р (х) для инверсного включения показаны на рис. 4-42. 'вы~ . г~ г лакэ рх Нзпамннм, что в транзисторе с однородной бэлой диффузионный тох рйи Высоком уровне внжеяцви састзвляет лишь половину полного тока (см. (2-72) г:;;рис.
2-36, б). Понтону нз рвс 4-$1 зснмптотичесхзя прямая с пзрзмегром йл 'еа (общзя для дрейфовых и бездрейфовых трзнзнсторов) гмеет вдвое мень- 1)йф Изхлогб чем цпрнхпунхтирнзя прямая с параметром 6 = О, соответствую«йратрзязистору с однородной базой. Общ ность з с и и п т от и ч е с хай ;)тр'я м о й 6 =- оо для однородной в неоднородной бзз обусловлена следующим: ~Мт~«(тнонцентрзцин избыточных носителей намного прель«шлют концентрации Фааааэесных, то характер распределения последних (з энзчит, и хзрзхтер рзс«р(гй)«еленин примеси в бзэе) не овззьазет существенного влияния нз рзспределе- ~ г(збыточных носителей, и это рзспределение овззывзется одинзховым в трзн,„,Йервх с однородной и неоднородной базами, „. подобен базе бездрейфозого трзнзясторз.
В частности, из этом участке распределение дырок должно быть почти линейным'. Все схзззиное подтверждается пряными нз рис. 4-41. Рассмотрим типичную ггривую с параметром 6 = 0 1. Ее начальный участок почти горизонтзлегч пасхоль. яу здесь модуляция несущественна в дырки движутся в основном зз счет дрейфа в собственном поле бззы. Конечный участок кривой почто лннеен, поскольку здесь модуляция мзхсвмзльнзя, собственное поле практически отсутствует и дырки двгжутся под действием грздвентз ионцентрвцнн с удвоенным ноэффнциентом диффу- Оа ® Ол знв (см. (2-72)1.
Промежуточный участок хэрзнтерен повышенной хонцентрзцией дырок, Я гюсвользу в нзпрзвленни от начального у щстхз х венечному собственное поле убьь «г влет, з знзчвт, уменьшается. схорость носителей н происходит вх нзкопленве. Рзэумеег- йу ся, повышенная нонцентрзция р должна быть достаточной для того, чтобы дрейфовзя Ерстзвляющзя тока могла и е р е вам не н- г е и'р о в з т ь диффузионную составляющую, 'чбусловленную поп о ж н тель н ы м грз- б Виентам нонцентрзции нз этом участке. мального включения.
В частности, граничная концентрация р (О) на инжектирующем контакте (коллекторе) оказывается значительно выше, чем при нормальном включении, для одного н того же тока. Коэффициент переноса. В точке х =- тн, т. е. на границе коллекториого перехода, концентрация неосновных носителей равна нулю н, следовательно, дрейфовйя составляющая тока отсутствует. Дифференцируя (4-127а) по х, подставляя производную дрЫх в выражение (1-73а), полагая х = то и умножая на площадь 5, получаем величину коллекторного тока. Поделив этот ток на 1,р находим коэффициент переноса в общем виде '. ен) ча+ьа чзьФ'ч'+Р+У Р+Рсь Уч"+Р Упрощать это выражение, пренебрегая рекомбииацией в базе, нельзя, так как именно рекомбинация обусловливает отличие коэффициента*к от единицы.
Поэтому, чтобы упроститьвыраженне(4-129а), воспользуемся соотношением ь-' ч" т1'. Вынося из-под корня величину Ч, разлагая, корень в ряд с точностью до второго члена и раскрывая функции й н с)1, можно после преобразованнй.и упрощений записать коэффициент переноса в форме, аналогичной (4-19б): Х (4-1290) 2 Ы Поправочный множитель А (Ч) 'имеет следующие точное н приближенное значения: А(ч) = 2Ч вЂ” 1+с ач 1 2ч' 1+ч в— Для типичных значений Ч = 2 —: 4 получзется А (Ч) 0,33 —: 0,20. При оценочных расчетах вполне приемлемо приближенное значение й (Ч) = 0,25. Полагая у = 1 н подставляя (4-129б) в (4-03), запишем выражение для коэффициента усиления в схеме ОЭ: 21з 1 21.а 0 = — — = — (1+ ч).
ыа а(ч) (4-130) Сравнивая (4-129б) с (4-19б) и (4-130) с (4-75б), приходим к выводу, что у дрейфовых транзисторов коэффициент переноса ближе к единице, чем у бездрейфовых, а коэффициент усиления при прочих равных условиях в несколько раз болыпе. В случае инверсного включения в выражении (4-129б) следует умйожить правую часть на отношение эффективных площадей эмиттера и коллектора, поскольку в реаньных дрейфовых транзисторах ~ летно убеднтьсн, что в случае т1= О выраженне(4-129а) переходит в выразаенне (4-18) дла бездрейфового транзистора, 8. /о» 1 (в)з Гезч — 2Ч вЂ” 1)' (4-131) Переходя к величинам ссс н ()ь следует иметь в виду, что коэффи'й«мент инжеиции при инверсном включении дрейфовых транзисторов вуц(ественно меньше единицы (уг — 172) из-за сравнимых удельных 4(а)ротнвлений коллектора и приколлеиторного слоя базы.
Поэтому, 1(аиример, коэффициент рг следует записывать в форме (4-75а): -"'"+.Ы( .; ) '-'"'~:::::::.:.д,развивая это выражение с (4-130), убеждаемся, что ()т «,' р. 1'ряитичесии значение ()т лежит в пределах 0,1 — 1,0. Динамические параметры. Движение носителей в слое базы личин поля характеризуется не только временем диффуно и временем дрейфа 1„. Последнее определяется скоростью рЕ и расстоянием в. Учитывая (4-!21), а также соотноше- 74), получаем:- в в ззп = „Е = д ~.в (4-133) ~!~'::„Сравнив ~~~,'-"2(время ,:,' с учет ~2!',,Это ус 'е::„"-;!-'Зас сч В™= ождени „„""рый об .",!-;.,:()возная М:.мройдут и рамиз величи ."~ т,ы ике в ая (4-133) и (2-88), приходим т, и., с в к выводу, что (4-134) я диффузии, если т1 ) 1 дрейфа будет меньше, чем врем ом (4-1236), если Л'з (О) /Л~, (в) ~ еа ейфовых транзисторах.
выигрыш во времени ение к тому выигрышу, . Этот дополнительный едующим образом; ловие всегда выполняется в др ет дрейфа получается заметный я носителей через базу в дополн условлен малой толщиной базы можно оценить приближенно сл телей через тв. За зто время рЕто за счет дрейфа. Сумма щч результнрувщее время пролета носи уть 1' 20то за счет диффузим ' и путь н есть, очевидно, толщина базы о.
Р пта+ Ухото = в. ня (2-881, которое связывает вывод следует из структуры выражен и время Ф . ')йье'рис. 4-36) значительная часть ннжектнрованных коллектором )1йтнтелей не попадает иа эмиттер. кроме того, в поправочном коэф- фийиенте А (т)) (имеетсЯ в видУ его точное значение) нУжно изменить й(саи при т1. Тогда (4-137) Разделив обе, часта нз се и используя вырежения (2-8В), (4-!ЗЗ) и (4-134), можно получить соотношение т1-- ! ~г — 1. та Гта 1,+~~ г, Отсюда постояннзя-времени т„вырзжзется следующим образом: 2т!+! — )74т~+ ! (4-!ж) а= О 2Чз Строгий анализ должен исходить из нестационарного уравне- ния непрерывности (1-78а), которое можно решать операторным ,методом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
