И.П. Жеребцов - Основы электроники (1115520), страница 34

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 34)

Такой режим неустойчив и характеризуется тем, что пробой то возникает, то прекращается и соответственно этому ток беспорядочно изменяется. Шумовые диоды, выпускаемые нашей промышленностью, делаются из кремния. Они работают при токах от 10 мкА до 1 мА и обратном напряжении от 6 до 10 В. Напряжение шумов имеет весьма широкий спектр частот — от единиц герц до нескольких мегагерц.

6.7. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ Существующие типы транзисторов классифицируются по методу изготовления, применяемым материалам, особенностям работы, назначению, мощности, диапазону рабочих частот и по другим признакам. Точечные транзисторы, исторически бывшие первыми, давно уже не применяются. В качестве полупроводников для транзисторов пока используются только германий и кремний, но, по-видимому, в дальнейшем будут и другие материалы. По предельной мощности, выделяемой в коллекторном переходе, в настоящее время различают транзисторы малой, средней и большой мощности, что соответствует значениям Р„,„до 0,3 Вт, от 0,3 до 1,5 Вт и более 1,5 Вт. В зависимости от предельной рабочей частоты транзисторы бывают низкочастотными (до 3 МГц), среднечастотными (от 3 до 30 МГц) и высокочастотными (выше 30 МГц).

У подавляющего большинства транзисторов основным физическим процессом является ннжекция носителей в эмиттерном переходе, но имеется группа транзисторов, работающих без инжекции. К ним, в частности, относятся полевые (канальные) транзисторы (см. гл. 7). 108 Исключительно широкое распространенна получили биполярные транзисторы, имеющие два я — р-перехода. Их работа была подробно описана выше. Следует различать два вида таких транзисторов: дрейфовые, в которых перенос неосновных носителей заряда через базу осуществляется главным образом посредством дрейфа, т.

е. под действием ускоряющего электрического поля, и беэдрейфовые, в которых такой перенос осуществляется главным образом посредством диффузии. Не следует бездрейфовые транзисторы называть диффузионными, так как термин «диффузионный» должен указывать не на характер движения носителей, а на технологию создания н — р-переходов методом диффузии. Надо отметить, что в бездрейфовых транзисторах при большой инжекции со стороны эмиттера в базе возникает электрическое поле, и поэтому движение носителей в ней не будет чисто диффузионным.

А в базе дрейфовых транзисторов, хотя дрейф и является основным видом движения носителей, происходит также и диффузия носителей. Бездрейфовые транзисторы имеют во всей базовой области одну и ту же концентрацию примеси. Вследствие этого в базе не возникает электрического поля и носители в ней совершают диффузионное движение от эмиттера к коллектору. Скорость такого движения меньше скорости дрейфа носителей в ускоряющем поле. Следовательно, бездрейфовые транзисторы предназначены для более низких частот, нежели дрейфовые. В дрейфовых транзисторах электрическое поле в базе ускоряет неосновные носители при их движении к коллектору, поэтому повышается предельная частота и коэффициент усиления тока.

Электрическое поле в базе создается за счет неодинаковой концентрации примесей базовой области, что может быть достигнуто при диффузионном методе изготовления н-р-переходов. Транзисторы, изготовленные таким методом, называются диффузионными. Возникновение электрического поля в базе этих транзисторов объясняется следующим образом.

Пусть, например, в базе имеются донорные примеси для создания электропроводности п-типа. Если концентрация этих примесей.нблизн эмиттерного перехода больше, нежели вблизи коллекторного перехода, то соответственно получится неодинаковая концентрация основных носителей в базе, в данном случае концентрация электронов. Около эмнттерного перехода она будет больше. За счет этой разности часть электронов переместится туда, где их концентрация меньше, т.е.

к коллекторному переходу (рис. 6.16). В базе возникает разность потенциалов («минус» ближе к коллектору, «плюс» — к эмиттеру) и электрическое поле, которое тормозит основные носители, т.е. препятствует дальнейшему смещению электронов. В равновесном состоянии разность потенциалов своим действием на основные носители уравновешивает действие разности концентраций и в базе устанавливается электрическое поле, ускоряющее неосновные носители (дырки), инжектированные из эмиттера. Рассмотрим теперь основные типы транзисторов, различающиеся по конструкции и принципу изготовления переходов. Бездрейфовые транзисторы могут иметь сплавные переходы, полученные по такой же технологии, как у диодов. Этн транзисторы принято называть силосными. Принцип их устройства показан на рис.

6.17. В основную пластинку полупроводника с двух сторон вплавляются примеси, образующие эмиттерную и коллекторную область. Так как на коллекторном переходе рассеивается большая мощность, то он обычно имеет значительно большие размеры, чем р л р Рис. 6.!6. Принцип устройства лрейфового транзистора Рис. 6.17. Принцип устройства сплавного транзистора змиттерный переход. Однако могут быть изготовлены и симметричные сплавные транзисторы, у которых оба перехода одинаковы. К эмиттеру и коллектору припаиваются выводы в виде проводничков, а вывод базы часто имеет форму кольца — для уменьшения поперечного сопротивления базы. Транзистор помещается в металлический герметический корпус, через который проходят в стеклянных изоляторах выводные проводники.

Во многих транзисторах один из выводов (базы нли коллектора) соединен с корпусом, В сплавных транзисторах невозможно сделать очень тонкую базу, и поэтому они предназначены только для низких и средних частот. При создании методом вплавления более тонкой базы ее толщина получается неодинаковой в разных местах и во избежание эффекта смыкания переходов приходится уменьшать напряжение коллекторного перехода, что снижает предельную мощность транзистора. Мощные сплавные транзисторы имеют увеличенную площадь переходов, которые изготовляются в форме полос или колец.

Для лучшего охлаждения коллектор припанвается к корпусу, основание которого делается в виде более массивной медной пластинки. Сплавные транзисторы выпускаются на мощности от нескольких милливатт до десятков ватт. Их достоинство в том, что на коллекторном и эмиттерном переходе можно допустить обратное напряжение 50 — 70 В для германия и 70 в 150 В для кремния. Сравнительно малые сопротивления эмиттера базы н коллектора позволяют получать в сплавных транзисторах большие токи в импульсном режиме.

Однако предельную частоту Г, практически не удается сде- !09 пать выше 20 МГц. Недостатком сплавных транзисторов является также значительный разброс параметров и характеристик. Дрейфовые транзисторы делаются на предельные частоты, в десятки раз более высокие, нежели у сплавных транзисторов. Это объясняется прежде 'всего уменьшением времени пробега носителей в базе. Как правило, при изготовлении дрейфовых транзисторов применяется метод диффузии, при котором база может быть сделана очень тонкой. Коллекторный переход получается плавным, и тогда его емкость гораздо меньше, чем емкость сплавных переходов.

За счет малой толщины базы коэффициенты усиления н и )) значительно выше, чем у сплавных транзисторов. Важно также, что метод диффузии позволяет изготовлять транзисторы более точно, с меньшим разбросом параметров и характеристик. Сплавно-диффузионные транзисторы (или диффуэионно-сплавные) отличаются тем, что у них базовая область и коллекторный переход изготовлены методом диффузии, а эмиттерный переход —.

методом вплавления. Многие наши транзисторы изготовлены именно таким методом. На рис. 6.18, а для примера показан один из вариантов устройства сплавно-диффузионных германиевых транзисторов р-н -р-типа. В пластине германия с электропроводностью р-типа, являющейся коллектором, сделана лунка, в которой методом диффузии донорной примеси, например сурьмы, создан тонкий слой базы. Он образует кол- Рнс. 6.!8.

Принцип устройства сплавно-диффузионного транзистора (а) н мезатранзнстора (о) ! — оековалве коллектора; 5 — коллекзер (веходный материал): 3 — дкффузковлый слой базы, 4 — змвттервый еллав; 5 — еллав длв вывода базы !!О лекторный переход. Эмиттерная область р-типа создается вплавлением в базовый слой капли сплава, содержащего акцепторную примесь, например индий. Вывод от базы осуществляется вплавлением капли сплава, содержащего сурьму.

В рассмотренной конструкции обычно с корпусом соединяется коллектор. Аналогично могут изготовляться германиевые транзисторы типа п-р-п, а также кремниевые транзисторы. Сплав- но-диффузионные транзисторы имеют рабочие частоты до сотен мегагерц, но рассчитаны на небольшие мощности (100 — 150 мВт). Эмиттерный переход в них получается малой толщины, и поэтому может выдерживать только низкие обратные напряжения, Конверсионные транзисторы интересны тем, что в них может быть получен тонкий базовый слой большой площади, необходимый для изготовления более мощных высокочастотных транзисторов.

В конверсионных транзисторах диффузионный эмиттерный переход образуется за счет обратной диффузии примеси из полупроводника в металл эмиттерного электрода. Для этой цели служит пластинка германия (исходный материал), содержащая одновременно донорные и акцепторные примеси. В качестве последней применяется медь, которая при вплавлении эмиттерного сплава энергично диффундирует из германия в эмиттер. Благодаря этому в слое германия, прилегающем к эмиттеру, резко снижается концентрация акцепторной примеси и образуется слой базы с электронной электропроводностью.

Характеристики

Список файлов книги