Щука А.А. Электроника (2005) (1152091), страница 59
Текст из файла (страница 59)
Моллу для постоянного тока и вывод Вкв вь>ражений длл 1;н 1'„я и 1'„,. ((а ' Рис. 3.30 приведена >квивалентная схема р — и — р-транзистора, включенного по схеме с обшей базой, Часть 11, Микроэлектроника гво С помощью модели идеальных диодов Эберса — Молла покажи~с, что 1'и = Гт1п[1,(1 — ах) — ак /я ь /„и//и„] Г. = 1'т)п[1,(1 — аь) — /з ' 1„;„,1 1„.;„,), где Г! = /:Т/1/ — — термо-ЭДС, ая — коэффициент усиления по току в режиме короткого замыкания в схеме с общей базой для больших сигнатов в обратном направлении, ал коэффициент усиления по току в режиме короткого замыкания для больших сигнатов в прямом направлении, 1м,— ток насыщения эмиттерного перехода с разомкнутым коллектором, 1„;„, — ток насыщения коллекторного перехода с разомкнутым эмиттером.
Предположите, что ая = 1„;э = ах/,ззз где 1„н — ток насыщения эмиттерного перехода с коллектором, замкнутым на базу, /мз— ток насыщения коллекторного перехода с эмиттером, замкнутым на базу. Найдите выражение для 1,, Рис. З.ЗО, Схема транзистора, включенною пс схеме с общей базой Рис. 3.31. Эхвиаапеитиая схема трамзистора Решение Эквивалентная схема р — и — р-транзистора по Эберсу — Моллу для постоянного тока состоит из двух диодов и показана на рнс, 3.31. Уравнение идеатьного диода для прямого или обратного напряжения смещения имеет вид: 1= 1, [ехр(Г/ Г,) -1] Уравнения для прямого н обратного токов в переходах "эмиттер- — база" и "коллектор- база" записываются следующим образом: /ь =. 1.[ехр(1'и/ Гз) — 1) /л = 1 [ехр( )ы / Г!) — 1). Закон Кирхгофа для точек Э и К(рис.
3.31) дает; 1, = 1 н [ехр(1''и1 Гз) — 1] — а ~1„;,,з [ехр(1'„и/ Гз) — 1] (3.8 1) (3.8.2) 1„= — аь/мг[ехр(Г з1 Г ) — 1] — /„н [ехр(Гм/ 1'з) — 1). Кроме того, сумма токов равна нулю: /з + 1, + 1, = О. Подставляя второй член правой части уравнения (3.8.2) в (3.8.1), получаем: 1 =.-. /.„а.[ехр(Гм 1 ГН П.(1 -- ах-аз) — а, 1,. (3.8.3) (3.8 4) е85 5 54нтегрельные транзисторные структуры уравнение (3.3.4) можно переписать в виде: /, = /„лг(ехр( Гм 1 !',) — 1) — а|, 1„, (3.3.5) где /,к /хи (! пк'и| ). Последнее равенство имеет л|есто, поскольку при /„= О. 1, = /ы =- 1|: — с|к1к = /к — ие(пк/л) = /|.-(! — окал), откуда получаем 1;„= 1„;,," (1 — пас|к).
ц случае, когда 1, = О, справедливо слепую|нее равенство: 1. = /га = /и — с|| /л = /к — ил (ак/к) = /е(1 — ила к), откуда получаем = /.м (1 — окал) выразим 1к в выражении (3.8.5) через токи 1, и /к согласно (3.83) /, = а„/, -'- ак/к -|- 1„(ехР( г;к / (г)) — 1), или 1.,(1 — пк) = ак!к "/.ыл л /г,'ехР(не / Р)), откуда получаем ехР( )г,к/ Р|) '— — (1,(1 — ак) . — ак/л + 1 г„) 1 1„„,. Таким образол), выражение для г;л ил|ест вид )ге=и;!и ' .
1,(1-.„)-..1,./иь 1„м (3.3.6) тора (3.3.7) оыражение (3,8.7) можно записать в виде 1. =/„и ехр — "" -1 -а,/|о (3.8.7а) где 1,,-„= /„к(1-ака, ), поскольку при/ = О имеем (3.8.8) = /гм = /к — ак/, =1„— а) (ак!к! = /кб — а)ак) 1 ... = /„кт(1 — алак). ь'Ражаа снова /к в УРавнении (3.8.7) чеРез /„и /, согласно (3.8.3), полУчаем ны Ы к 3 г Подставляя первый член правой части уравнения (3,8.1) в (3.8,2), находим ток коллек- Часть уу. Микроэлектроника гвг Отсюда находим 1'„с ) у,(ая — 1) — ув +у. с схр — "" иг ~ Таким образом и., - г ы 1п[у,(аг — 1) .— у, е у, я у ) у у — ="~ ~~(Ицв — 1)-увгу„-„,+у„в.]у[у.(1 пх) „яув,у )(у уу )) Предположим, что ат: У,„ь = ая?,ви так что У, =--Уг- 1в. Используя эти соотношения, выражение (3.8.9) можно записать в виде 1 ах Ук(1 — ак) — аз Ув + У„е,1 Р;,=1' 1п( —" [ав Ух[ах — 1)-Усе?.а, ) (3.830) Заметим, что в режиме нормального слтещения переход "змиттер--база" смещен в пря- мом направлении, а переход "коллектор — база" смещен в обратном направлении.
Это означает, что 11'„к1» (ть т. е. ехР(1'ы,' )х,) -к О. ПоэтомУ УРавнение (3.8.7а) можно привести к виду ук =-ат.у,— уы Огсюда мы видим, что ток Ук течет в направлении, противоположном указанному на рис. 3.29 току у. = атку„+ у„„„. Уравнение (3.8.7, а) определяет выходные (ук у Г„и) характеристики р — п — -р-транзистора, включенного по схеме с общей базой. Рис. 3.33. Эквивалентная схема транзистора иья ~3.9Д Транзистор в режиме усиления постоянного тока Чеьт транзистор отличается от двух диодов, включенных навстречу друг другу? рассмотрите р — п--р-транзистор, включенный по схеме, показанной на рис. 3.32.
Поло жим, плошадь эмизтера равна 0,01 см, концентрация дырок в базе 1О' см', а коэффн циеит диффузии 50 см Ус. 1. Напрязкение, измеренное вольтметром, равно 25 мВ. Какое напряжение покажет вольтметр, если коллектор накоротко замкнуть с базой? 2. Оцените эффективную толщину базы. 3. Пусть источником постоянного тока служит батарея напряжением 25 мВ. Вычислите ток эмиттсра, если коллектор накоротко замкнут с базой. г8З 5 Интегральные транзисторные структуры 1, = 1,м (ехр(Ц вЂ” Ц + иг 1„;,,; и 1мг(2,7183 — 1) + ая(,м - -1„гг1,7183 ь ая(„а; Если коллектор замкнут с базой, т.
е. ! ы = О, то 1,:-. 1зса (ехР((;я 1 У'з) — Ц. Используя в этом выражении равенство ая 1~„;= ая1„м, (3.9.4) (3.9.5) получим: (3.9.6) 1 х(1,-Д 83 - аь). ПРиравнивая уравнения (3.9.5) и (3.9.6), т. с. 1,7183 г а, =ехр(!'и1 1,) — 1 находим !'н = и'г)п(2,7183 ч ая). если пРедположить, что ая = 0,98, то !', = 2,5 1 О '.! п(3,6983) = 32,6 мВ. онтрольные вопросы г!го такое у о. яр и тр и" рт !1арисупге схему и Влх уииполяриого тря|мисторя с иплуцпрояяию«лг каналом, решение 3ранзистор отличается от двух диодов, включенных навстречу друг другу, тем, что в поледнем соединении отсутствуют генераторы тока, которые суцгественным образом хаактеризуют работу транзистора, обеспечивая усиление тока. Из эквивалентной схемы транзистора (рис. 3.31) на основе идеальных диодов Зберса— )Лалла ток эмиттера можно записать в виде; 1, = 1мг(ехР((г,я1 Рг) — Ц вЂ” агг1„;ДехР( и'„я! !гг) — 1), (3,9.!) де 1„м — ток насыщения эмиттерного перехода с коллектором, замкнутым на базу, 1ьа —— ок насыщения коллекторно~ о перехода с эмизтером, замкнутым на базу, ая — коэффициент усиления по току в режиме короткого замыкания в обратном направлении в схеме с общей базой.
Переход "коллектор — база" обычно смещен в обратном направлении на несколько вольт, поэтому 1'„я» 1;, где Уг — терно-ЭДС, взятая равной 25 мВ. чкспоненциальный член в уравнении (3.9.1) ехр()г,„1 )гг) =- ехр( — а) — О где а — большая величина. Поэгому уравнение (3.9. 1) можно записать в виде; 1, = 1„м(ехр(ри 1 !',) — ! ) -" ая1„-,, (3.9.2) 3'ок коллектора выражается аналогичным образом l, = — ах 1зо (ехр(1:-1 1;) . Ц вЂ” 1ыя (3.9.3) где аг, — коэффициент усиления по току в режиме короткого замыкания для прямого направления.
Согласно условиям задачи !г„я = 25 мВ, !'з = 25 мВ, Уравнение (3.9.2) можно записать в виде; Часть 1!. Микроэлектроника 284 Нарисуйте схему и ВАХ униполярного транзистора со всзросиным каналом. 4 Что такое пороговое напряжение отсечки.' 5, В чем закчючается "эффект поля" ? Какие малосигнальные параметры МОП-транзистора вы знаете? Что такое КМОП-транзисторы? 8 Нарисуйте схему арсенид-гтшлиевого ПТШ-транзистора. Объяснизе принцип его работы.
9 Нарисуйте схему транзистора на гетероструктурах. Как он работает? 10 Какие конструкции транзисторов с вертикальным токопереносом вы знаете? 11. Что такое би1юлярный транзистор? 12, Нарисуйте схему биполярного эта акспыи ио пленарного транзистора, Как он работает? 15, Какие режимы работы биполярного транзистора ны анаше? 14 Что такое многоэмиттсрный транзистор? 15. Что такое многоколлекторный транзистор? !б, Нарисуйте схему транзистора с июкектором (И Л). 2 17. Какую роль выполняет диод Шотгки в транзисторе? Как он выполнен конструктивно? 18. Нарисуйте схему транзистора с прони~!асмой базой.
Рекомендуемая литература 1. Аваев Н. А., Наумов Ю. Е., Фролкин В. Т. Основы микроэлектроники: Учебное пособие для вузов. — Мх Радио и связь, 1991. 2. Ефимов И. Е., Козырь И. Я.,!'орбунов Ю. Я. Микроэлектроника. Физические и технологические основы. наде кность: Учебное пособие. — 2-о изл. Мл Высшая школа, 198б.
3. Зи С. Физика полупроводниковых приборов: В 2-х книгах. — 2-е изд. — Мл Мир, 1984. 4. Коледов Л. А. Технология и конструкции лгнкросхем, микропроцсссоров и микросборок. Учебник лля вузов. — Мх Ралио и связь, 1989. 5. Лгз~ш П„Николайдсс А. Задачи по физической электронике. Под рел. проф. Н В.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
