14-04-2020-ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ-ПРИБОРЫ-И-УСТРОЙСТВА-ВЕЛИЧКО (1171919), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Проводящая пленка, шунтирующая p-n-переходСопротивление проводящей пленки варьируется, что приводит кизменению токов утечки, а следовательно к появлению шумов. Сувеличением обратного напряжения, токи утечки возрастают.4. Шумы токораспределения обусловлены флуктуациями распределенияIэ между базой и коллектором.Количество актов рекомбинации в базе изменяется, что приводит кизменению коэффициента переноса электронов в базе, а следовательнок возникновению шумов.5.
Шумы лавинного умножения наблюдаются в сильных электрическихполях (Uк Uпроб).Длина свободного пробега носителей заряда варьируется, асоответственно концентрация носителей заряда изменяется, чтоприводит к возникновению шумов.Коэффициент шума транзистора зависит от режима его работы ичастоты. Зависимости коэффициента шума от тока эмиттера,напряжения на коллекторе и частоты, представлены на рис.5.40.121122Смыкание переходовПри достаточно больших напряжениях на коллекторном переходеобласть объемного заряда коллекторного перехода может достигнутьэмиттерного перехода - произойдет так называемое смыканиепереходов.
При этом потенциальный барьер эмиттерного переходапонижается, возрастает ток эмиттера, а значит, и ток коллектора. Повнешним признакам смыкание напоминает пробой или короткоезамыкание эмиттера с коллектором. Таким образом, смыканиепереходов является одной из причин, ограничивающих напряжениеколлектора.Лавинный пробойРис.5.40. Зависимости коэффициента шума транзистораПробои транзистораНа процессы в транзисторе существенное влияние оказываетнапряжение на коллекторе. Такое влияние обусловлено следующим.При изменении напряжения изменяется толщина области объемногозаряда коллекторного перехода и соответственно толщина базы, а придостаточно больших коллекторных напряжениях начинает сказыватьсялавинное размножение.С повышением напряжения на коллекторе толщина базы становитсяменьше, что приводит к увеличению градиента концентрации носителейзаряда в базе, к уменьшению времени, в течении которого носителинаходятся в базе и, следовательно, к уменьшению роли рекомбинации вбазе.
Это ведет к росту коэффициентов передачи тока.1)Второй причиной, ограничивающей напряжение коллектора,является лавинное размножение. При этом существенную роль играетрежим цепи базы. Если ток в цепи базы неограничен, что имеет место,например, в схеме с общей базой, то пробой транзисторов не отличаетсяот пробоя полупроводникового диода.
В этом случае в коллекторномпереходе произойдет лавинный пробой при пробивном напряжении.Лавинный пробой коллекторного перехода представляет собойобратимый процесс, если ограничить возрастающий при пробое ток. Сувеличением тока коллектора при лавинном размножении лавинныйпробой может перейти в тепловой пробой с появлением отрицательногодифференциального сопротивления на выходе транзистора.
Этотпереход к тепловому пробою наиболее вероятен в транзисторах,изготовленных из германия (материала с малой шириной запрещеннойзоны).2) С увеличением напряжения на коллекторном переходе статическийкоэффициент передачи тока эмиттера с учетом размножения носителейв коллекторном переходе возрастает и при напряжении пробоястановится равным единице. Это напряжение при некоторых условияхможет оказаться пробивным для транзистора в схеме с общимэмиттером.Если ток базы зафиксирован (например, при разомкнутой цепи базыили при включении в нее достаточно большого сопротивления), то втранзисторе начинает проявляться положительная обратная связь.Образующиеся при лавинном размножении пары носителей зарядаразделяются электрическим полем коллекторного перехода: неосновныедля базы носители уходят в коллектор, а основные - в базу (рис.5.41).123124Таким образом, в базе создается избыточный заряд основных носителейи соответственно изменяется ее потенциал.
Получающееся при этомнапряжение открывает эмиттерный переход и увеличивает токэмиттера.Шнурование тока связано с наличием различного рода дефектов наповерхности и в объеме транзисторной структуры, которые могутприводить к локальному увеличению плотности тока черезколлекторный переход. Локальное увеличение плотности тока приводитк локальному разогреву, что, в свою очередь, обусловливает:1)увеличение тепловой генерации носителей заряда в этом месте p-nперехода коллектора и, следовательно, увеличение локальной плотноститока, еще больший локальный разогрев и т. д.
При этом тепловаягенерация носителей может возрасти настолько, что область объемногозаряда вообще исчезнет на малой площади коллекторного перехода;2) локальное уменьшение толщины p-n-перехода коллектора иповышение напряженности поля, а следовательно, и увеличениеударной ионизации. При этом увеличатся локальная плотность тока,локальный перегрев, тепловая генерация и т. д.;3) увеличение локального коэффициента передачи тока эмиттера, таккак с повышением температуры растет время жизни носителей; этовызывает еще большую концентрацию проходящего тока, еще большийлокальный разогрев ит. д.Все эти явления приводят к резкому увеличению тока и уменьшениюнапряжения.
Инерционность данных явлений, связанных с тепловымипроцессами, может быть очень малой из-за малости объема, гдепроисходит шнурование тока.Если ток через транзистор при вторичном пробое не ограничить, толокальный разогрев приведет к необратимым изменениям в транзисторевплоть до локального проплавления (рис.5.43).Рис.5.41. Влияние поля коллекторного перехода на пары носителейзаряда, образующиеся при лавинном размноженииВ отношении пробоя обрыв базы наиболее опасен, так как (Uк)пробявляется минимальным (рис.5.42).Рис.5.42. Напряжение пробоя для схемы с общей базой и схемы собщим эмиттерома)Вторичный пробойПод вторичным пробоем понимают явления, связанные с разогревомколлекторного перехода и приводящие к резкому увеличениюколлекторного тока при одновременном уменьшении коллекторногонапряжения. При вторичном пробое транзистора, как и при тепловомпробое диода, происходит шнурование тока, проходящего черезколлекторный переход.б)Рис.5.43.
Проплавление базовой области транзистора в результатевторичного пробоя1255.3. ТиристорыТиристоры - полупроводниковые приборы с тремя и более p-nпереходами, вольт-амперные характеристики которых имеют участокотрицательного дифференциального сопротивления.126этом случае крайние p-n-переходы П1 и П3 смещены в прямомнаправлении, а средний p-n-переход П2 смещен в обратномнаправлении.В тиристоре происходит два взаимно противоположных процесса.П2 ,2.
П1, П3 , Р2, n1 , П2 .1.Тиристоры имеют два устойчивых состояния. Тиристоры с двумявыводами называются диодными (или динисторами), а с тремявыводами - триодными (или тринисторами).Диодный тиристор (динистор)Подключение анода динистора к положительному полюсу внешнегоисточника питания, а катода - к отрицательному, соответствует режимупрямого включения динистора.
При обратной полярности напряженияисточника питания имеет место обратное включение (рис.5.44).Рис.5.44. Структура диодного тиристораUак > 0 ("+" на аноде)Рассмотрим процессы, происходящие в тиристоре при подаче на негопрямого напряжения, т. е. при положительном потенциале на аноде. ВБольшая часть внешнего прямого напряжения падает на переходе П2.При увеличении напряжения Uак прямое смещение переходов П1 и П3возрастает. Электроны из области n2 инжектируют в область р2,диффундируют через нее и экстрагируют в область n1. Дальнейшемупродвижению электронов по структуре тиристора препятствуетпотенциальный барьер перехода П1.
Поэтому часть электронов,оказавшись в потенциальной яме, образует избыточный отрицательныйзаряд, который, понижая высоту потенциального барьера перехода П1,вызывает увеличение инжекции дырок из области р1 в область n1.Инжектируемые дырки диффундируют к переходу П2 и экстрагируют вобласть р2. Дальнейшему их продвижению по структуре тиристорапрепятствует потенциальный барьер перехода П3. Следовательно, вобласти р2 происходит накопление избыточного положительногозаряда, что приводит к увеличению инжекции электронов из области n2.Таким образом, в структуре тиристора существует положительнаяобратная связь по току - увеличение тока через один переход приводитк увеличению тока через другой.До тех пор, пока Uак < Uвкл - тиристор закрыт (процесс 1 преобладаетнад процессом 2).
Когда Uак = Uвкл происходит регенеративный процессбыстрого отпирания тиристора (процесс 2 преобладает над процессом1). В результате чего все три перехода становятся открытыми, и черезнего начинает протекать ток. При этом сопротивление динистора резкоуменьшается и падение напряжения на нем не превышает 1-2 В(рис.5.45). Остальное напряжение источника питания падает наограничительном резисторе.127128Двухтразисторная модель тиристораТиристор можно представить в виде эквивалентной схемы (модели),состоящей из двух транзисторов типа p-n-p и n-p-n, соединенных так,как показано на рис.5.46.Рис.5.45.
Вольт-амперная характеристика динистораПока ток протекающий через тиристор больше тока удержания Ia > Iуд- тиристор открыт. Уменьшение тока до уровня Ia = Iуд вызываетзапирание тиристора по анодной цепи.Таким образом, тиристор при подаче на него прямого напряженияможет находиться в двух устойчивых состояниях: закрытом иоткрытом.Закрытое состояние тиристора соответствует участку прямой ветвивольт-амперной характеристики между нулевой точкой и точкойпереключения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
