Петров К.С. Радиоматериалы и радиокомпоненты (2003) (1152094), страница 52
Текст из файла (страница 52)
Для низкочастотных транзисторов характерны большая емкость переходов (10- 100 пФ) и время рассасывания (порядка 1 мкс). Для высокочастотных транзисторов характерны малая площадь переходов, малая толщина базы и малое время жизни неосновных носителей заряда. Барьерные емкости этих транзисторов не превышают 10 пФ, время рассасывания составляет доли микросекунды, Как правило, высокочастотные транзисторы являются дрейфовыми.
Сверхвысокочастотные транзисторы отличаются рядом важных структурных и конструктивных особенностей. Толщина базы этих транзисторов составляет 0,1-0,3 мкм, ширина эмиттера — около 1 мкм, расстояние от края эмиттерной области до базового контакта — около 0,4 мкм. При этих условиях барьерные емкости составляют десятые доли пикофарады, а граничная частота достигает 10 ГГц. Транзисторы с повышенной граничной частотой характеризуются пониженными рабочими нйпряжениями и токами, малыми значениями отдаваемой высокочастотной мощности и допустимой рассеиваемой мощности.
Как показали исследования, граничная частота Г и отдаваемая мощность Р связаны между 4.11. Разновидности биполя ных г изисто ов Ятэ собой соотношением РД = сонат, из которого следует, что повышение граничной частоты при заданном уровне технологии связано с неизбежным уменьшением от- даваемой мощности. Современная технология позволяет создавать транзисторы с граничной частотой 10 ГГц при отдаваемой мощности 1 Вт.
Мощные транзисторы отличаются большими напряжениями и токами коллекто- ра. Для достижения большого рабочего тока применяют многоэмитгерные тран- зисторы, содержащие большое число узких длинных змиттерных полосок, между которыми расположены выводы базы, объединенные общим базовым выводом, Все змиттеры располагают внутри одной базовой области, а их выводы объеди- няют общим змиттерным выводом. Ширина каждой змиттерной полоски со- ставляет 10 — 20 м км, а длина — 100-200 мкм. Для хорошего теплоотвода кристалл мощного транзистора устанавливают на массивное металлическое основание кор- пуса, которое в ряде случаев имеет специальный радиатор.
Современные мощные транзисторы при допустимом коллекторном напряжении более 100 В и токе кол- лектора более 50 А позволяют в диапазоне частот до 30 МГц получить в нагрузке мощность порядка 175 — 200 Вт. Большое разнообразие транзисторов отражается в их условных обозначениях (маркировке), содержащих определенную информацию о свойствах транзистора. Первый элемент обозначения характеризует материал полупроводника: О Г(или 1) — германий; О К(или 2) — кремний; О А (или 3) — арсенид галлия; О И (или 4) — соединения индия. Буквы используют при маркировке транзисторов широкого применения, циф- ры — при маркировке транзисторов специалыюго назначения. Вторым элементом обозначения для биполярных транзисторов является буква Т (для полевых транзисторов используется буква П).
Третий элемент обозначения характеризует мощность и частотные свойства: О 1 — маломощный низкочастотный; О 2 — маломощный средней частоты; О 3 — маломощный высокочастотный (7 > 30 МГц); О 4 — средней мощности низкочастотный; О 5 — средней мощности средней частоты; О 6 — средней мощности высокочастотный; О 7 — большой мощности низкочастотный; О 8 — большой мощности средней частоты; О 9 — большой мощности высокочастотный. Четвертый и пятый элементы указывают на порядковый номер разработки дан- ного типа транзистора н обозначаются цифрами от 01 до 99.
Шестой элемент обо- значения (буквы от А до Я) показывает разделение транзисторов, данного типа на подтипы по классификационным параметрам, например по величине Ьм, или какого-либо другого параметра. Например, кремниевый биполярный мощный 274 Глава 4. Билолярные транзисторы и тиристйры высокочастотный транзистор Кь 903 А имеет минимальное значение Ьм, = 15, а транзистор КТ 903 Б — минимальное значение Ьгь = 40.
Для вновь разрабатываемых транзисторов используются семиэлементиые обозна- чения. У этих транзисторов третий элемент несколько иначе характеризует мощ- ность и частотные свойства транзистора: ш 1 —, маломошный (до 1 Вт) с граничной частотой до 30 МГц; ш 2 — маломошный с граничной частотой до 300 МГц; ш 4 — маломошный с граничной частотой свыше 300 МГц; ш 7 — мощный (свыше 1 Вт) с граничной частотой до 30 МГц; а 8 — мощный с граничной частотой до 300 МГц; а 9 — мощный с граничной частотой свыше 300 МГц.
Четвертый, пятый и шестой элементьь (число от 001 до 999) указывают на поряд- ковый номер разработки, а седьмой элемент — на отличие по какому-либо пара- метру. В радиоэлектронной аппаратуре наряду с транзисторами, управляемыми элект- рическими сигналами, находят применение транзисторы, управляемые световы; ми сигналами, — фототраязистяоры. Биполярный фототранзистор представляет собой обычный транзистор, в корпусе которого имеется прозрачное окно, через которое световой поток воздействует на область базы. Схематическое устройство фототранзистора и схема его включения представлены на рис.
4.41, а. Фототран- зистор обычно включают по схеме с ОЭ с отключенной базой. При этом эмиттер. ный переход оказывается включенным в прямом направлении, а коллекторный переход — в обратном. Под действием света происходит генерация пар носителей заряда в базовой области. Электроны и дырки диффундируют к коллекторному переходу, поле которого разделяет их. Дырки переходят из базы в коллектор и увеличивают ток коллектора, а электроны остаются в базе и компенсируют поло- жительный неподвижный заряд неподвижных доноров в р-л-переходе, в резуль- тате чего потенциальный барьер в эмиттерном переходе снижается, что приводит к увеличению ннжекции дырок в базу. Соответственно увеличивается количество дырок, втянутых полем коллекторного перехода и попавших в коллектор. Ток ннжектированных носителей и соответствующий ему коллекторный ток во мно- го раз превышает первоначальный фототок, образованный носителями, за счет генерации.
Вольт-амперные характеристики фототранзистора показаны на рис. 4.41, б. Внешне они не отличаются от выходных характеристик обычного биполярного транзис- тора. При отсутствии светового потока через транзистор протекает ток 1„и р 1„щ. При облучении базы светом появляются дополнительные носители заряда, ток коллектора возрастет и становится равным 1„= ()(1„„+ 1 ), где 51„6Π— темновой ток фототранзистора, рХФ -- ЩФ вЂ” световой ток фототранзистора, а К, — интег- ральная фоточувствительность фототранзнстора.
Если в цепь коллектора включен резистор Я„, то режим работы фототраизнстора определяется так же, как и обычного транзистора. В этом случае прн изменении, светового потока будет,изменяться напряжение и„,. Следовательно, фототранзис- тор, является приемником фотоизлучения и одновременно усилителем фотото«а 4Л2. Тиристо ы б еис. 4.4т Схема со свободной базой имеет низкую температурную стабильность.
Для повышения стабильности используют вывод базы и схемы стабилизации аналогично тому, как это делается в схемах с обычными биполярными транзисторами. Вывод базы может быть задействован для обычного электрического управления фототранзистором. 4.12. Тиристоры Тнрисэюр — это полупроводниковый прибор с тремя или более р-я-переходами, на вольт-амперной характеристике которого имеется участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением, Тиристор может находиться в одном из двух устойчивых состояний — закрытом или открытом.
В закрытом состоянии сопротивление тиристора высокое и он пропускает маленький ток. В открытом состоянии сопротивление тиристора небольшое и через него протекает большой ток. Существует несколько разновидностей тиристоров, Диодный тиристор Диодный тиристор, или диниапор, состоит из четырех областей полупроводника с чередующимся типом электропроводности (рис. 4.42, а), имеет три электроннодырочных перехода и два вывода. Крайние области структуры называют эмиттерами (3), а примыкающие к ним р-н-переходы называют эмиттерными переходами (ЭП).
Средние области называют базами (Б), а р-и-переход между ними называют коллекторным переходом (КП). Контакт к внешнему н-слою называют катодом (К), а контакт к внешнему р-слою называют анодом (А). Четырехслойную структуру можно рассматривать как совокупность двух транзисторов типа л-р-пи р-ъ-р. Если на анод динистора подать положительное напряжение, то оно перераспределится между тремя р-п-переходами (рис. 4.42, б). При этом на эмитгерные переходы будет подано прямое напряжение, а на коллекторный переход — обратное. Вследствие этого в структуре возникает поток электронов 1, ЯТЕ Глава 4.
Билолярные транзисторы и тириого ы (=аА+ а212+1 в а ЭП~ Л КП л ЭПз э (4.149) +в(х) В последовательной структуре протекает одинаковый ток, поэтому 1, = 1, = 1. Сле- довательно, 1 1= ГОН 1 — (а, +а,) ' (4.150) перемещающийся из электронного эмиттера (Э,) через дырочную базу,(Б,) и келлекторный переход в электронную базу (Б,), и поток дырок 2, перемещающийся из дырочного эмиттера (Э,) через электронную базу (Б,) и коллекторный переход в дырочную базу Бн При этом некоторая часть носителей заряда рекомбинирует в соответствующих базах, поэтому через коллекторный переход протекают потоки аА и ау„где а, и а, — интегральные коэффициенты передачи токов.
К коллектор- ному переходу приложено обратное напряжение, поэтому через него в соответствии с теорией транзисторов должен протекать ток, обусловленный экстракцией не- основных носителей заряда из прилегающих областей и генерацией носителей заряда в самом переходе. В кремниевых структурах преобладает генерация носителей заряда в коллекторном переходе (потоки 3 и 4). Ток, создаваемый этими потоками, обозначим 1 .„.
Тогда полный ток через коллекторный переход будет равен 4,32. Ти сторм Если напряжение иа коллекторном переходе таково, что в нем' происходит лавинное размножение носителей заряда, то все слагаемые тока через коллекторный переход необходимо умножить на коэффициент лавинного размножения М, тогда (4.151) Воспользуемся полученным уравнением для анализа вольт-амперной характеристики динистора, представленной на рис. 4.43. Она содержит пять характерных участков. Участлок ОА. Этот участок соответствует закрытому состоянию динистора. При небольших напряжениях (и «и ) лавинное размножение носителей заряда отсутствует (М= 1) и справедливо неравенство а, + а, < 1„поэтому ток г'= 1, .
С ростом напряжения и коллекторный переход расширяется, его объем увеличивается и возрастает ток 1 . По мере приближения к напряжению и, увеличиваются интегральные коэффициенты передачи тока а, и а„возникает лавинное размножение носителей заряда и появляется положительная обратная связь, суть которой состоит в следующем. Электроны из электронного эмиттера (поток 1), попадая в электронную базу Бь снижают потенциальный барьер в р-п-переходе ЭП„что ведет к увеличению потока дырок 2, которые, попав в дырочную базу Б„снижают потенциальный барьер в ЭПь в результате чего происходит лавинообразное увеличение тока, которое может привести к разрушению прибора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
