1629382485-048081f33d7067cb67d6bd3d4cee7eee (846428), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Один из основных параметров —это напряжение стабилизации U CT — значение напряжения настабилитроне при протекании заданного тока стабилизации. Понапряжению f / CTразличают низковольтные и высоковольтные стабилитроны: промышленностью выпускаются стабилитроны с напряжением стабилизации от 3 до 400 В.Важными параметрами стабилитронов являю тся максимальныйи минимальный допустимые токи стабилизации / с т макс и / с т . минЭти величины ограничивают область вольт-амперной характеристики стабилитрона, которая может быть использована для стабилизации напряжения при условии обеспечения заданной надежности работы прибора.В качестве параметров стабилитрона использую тся также дифференциальное сопротивлениеАГст — Л/с-т(11-37)и статическое сопротивление стабилитрона.йстат = - г ^ .1 СТ(И-38)В этих выражениях U CT и / ст — напряжение и ток в заданнойрабочей точке, a A U Ct и Д /ст — малые приращения этих величин.Как видно из рис.
11-16, напряжение стабилизации меняетсяс температурой. Для оценки температурного влияния на напряжение С/от используется температурный коэффициент напряжения стабилизации( 1 1 “3 9 )где Д£7СТ — отклонение напряжения С/ст от номинального значения при изменении температуры в интервале Д Т .11-10. В А РИ К АП ЫВарикапами называют полупроводниковые диоды, в которыхиспользуется зависимость емкости перехода от величины обратногонапряжения. Варикапы предназначены для применения в качествеэлементов с электрически управляемой ем костью .
Варикапы,используемые в схемах умножения частоты сигнала, называютваракторами, а в схемах параметрических усилителей сигналовсверхвысоких частот — параметрическими полупроводниковымидиодами. Особенности варикапов двух последних типов изучаютсяв курсе «Электронные приборы СВЧ и квантовые приборы» и вэтой книге не рассматриваются.Основная характеристика варикапа — вольт-фарадная: Св —= / (С^обр)» где С в — общая емкость варикапа, т.
е. емкость,измеренная между его выводами. Общая емкость Св содержит нетолько барьерную емкость электрического перехода Сеар, но иемкость Сп корпуса, в который заключен прибор. Поскольку Сцар^>Сп вольт-фарадные характеристики варикапов идентичны вольтфарадным характеристикам р -п перехода, представленным нарис. 10-13. Из этих кривых видно, что характер зависимостиСпер = / (С/обр) определяется видом перехода и наиболее резкаязависимость характерна для-перехода со сложной функцией изменения концентрации примесей.Параметры.
Для оценки зависимости Св = / (II0бр) используется коэффициент перекрытия по емкости варикапа(11-40)где СВ1 и С В2 — общие емкости варикапа при заданных значенияхобратного напряжения 110от и II0бР2.Нелинейность вольт-фарадпой характеристики иногда оценивается коэффициентом нелинейности(11-41)Оба коэффициента взаимосвязаны, так как при большой нелинейности вольт-фарадной характеристики интервал измененияемкости С В1 — С В2 может быть перекрыт при меньших измененияхобратного напряжения. Так, например, в варикапах со сплавнымпереходом коэффициент К с достигает 10 при изменении обратного напряжения от нуля до нескольких десятков вольт.
В варикапах с резкой вольт-фарадной характеристикой изменение напряжения в интервале от нуля до — 10 В обеспечивает величинуК с « 100 .Качество варикапа оценивают добротностью ( ) в, равной отношению реактивного сопротивления варикапа на заданной частотесигнала к сопротивлению потерь при заданном значении емкости.Варикап может бьтть представлен простой эквивалентной схемой (рис. 11-17), на основании которой для добротности можнозаписать следующее выражение:<Дррлр(11-42)Отсюда видно, что добротность () в зависит от частоты. Этазависимость показана на рис.
11-18.Дифференцируя (11-42) по ы и приравнивая производную нулю,можно оценить значение частоты соОПт! соответствующей максимальной добротности:Используя это соотношение, легко найти выражение для максимальной добротности:(11-44)В реальных варикапах соотношение го/гпер « 10 7. Вследствиеэтого выражения (11-43) и (11-44) можно упростить:(11-45)(11-40)В реальных приборах добротность (?в.макс достигает нескольких тысяч единиц.А^ар,— ,, -I--- 1—яг$г перРпс. 11-17.
Эквивалентная схема варнкаиа.Рис. 11-18. Зависимостьдобротностиварнкаиаот частоты .В области низких частот влиянием сопротивления Гц можнопренебречь, так как вследствие высокого значения сопротивленияемкостной ветви оно значительно меньше параллельного соединения высокоомных сопротивлений 1 /ооСбар и гпер.В этом случае(11-47)На высоких частотах сопротивление 1/<вСбар уменьшается иможно пренебречь параллельным сопротивлением гиер.Таким образом,1(11-48)Из соотношения (11-47) следует, что низкочастотные варикапыдолжны обладать высокими значениями С еар и гпер. Это требование удовлетворяется при использовании материалов с широкойзапрещенной зоной (мал обратный ток на единицу площади перехода). Емкость СбаР при 17 = 0 для этих приборов достигает десятых долей микрофарады.Для высокочастотных варикапов, как это следует из (11-48),необходимы минимальные значения Сбар и гб. Уменьшение сопротивления Гб может быть получено за счет повышения концентрации примесей в базе, однако при этом снижается значение напряжения п робоя , что нежелательно.
Для повышения напряженияпробоя необходимо использовать материалы с высокой подвижностью носителей.Рабочий диапазон частот варикапа оценивают значениямиверхней (сов) и нижней (<в„) частот, соответствующими минимальнодопустимому значению добротности @в.мин (см> Рис- 11-19). Заминимальное значение добротности обычно принимают (?Е.мин = !•И спользование варикапа в параметрических системах при <?в.
мин == 1 нецелесообразно. Поэтому в этих случаях принимают<?в. мин > - 1, например (?в. мин = Ю. Значение частоты шв, соответствующ ее (?в. мин = 1 , в литературе часто называют критической част от ой :Юир = 1/^бСбар(11-49)Параметры варикапов существенно зависят от температуры,хотя емкость Сбар изменяется с температурой незначительно.С повышением температуры резко уменьшается сопротивление гпервследствие роста обратного тока.
Ввиду этого на низких частотахзаметно сниж ается добротность (?в. н. ч- Варикапы удовлетворительно работают лишь при относительно невысоких температурах:для приборов на арсениде галлия Г раб ^ 150°С (а для германиевых варикапов Г раб да 50 -т- С0сС).Зависимость параметров варикапа от температуры принятохарактеризовать температурным когффициентом емкости варикапа='<и- 5 (| >и т емперат урным коэффициентом добротности варикапаВ этих выражениях Д Т — интервал изменения температурыокружающей среды.Глава двенадцатаяБИПОЛЯРНЫ Е ТРАНЗИСТОРЫ12-1.
УСТРОЙСТВО И П РИ Н ЦИ П ДЕЙСТВИЯОпределение. Транзистором 1 называют электропреобразовательный полупроводниковый прибор с одним или несколькимиэлектрическими переходами, пригодный для усиления мощности,имеющий три или более выводов.1 Термин «транзистор» происходит or английских слов transfer o f resistor(преобразователь сопротивления).Группа транзисторов обьедппяет ряд разновидностей этихприборов, среди которых следует выделить два типа наиболеераспространенных транзисторов, отличающихся друг от другапринципом действия, основными характеристиками и параметрами. Это — биполярные и полевые транзисторы.Биполярным называют транзистор, в котором используютсязаряды носителей обеих полярностей.
Эти транзисторы, которыерассматриваются в настоящей главе, мы будем далее для краткости называть просто транзисторами.Полевые транзисторы рассматриваются в гл. 13.Устройство транзисторов схематически показано на рис. 12-1.Основанием сплавного транзистора (рис. 12-1, а) служит пластина/t-германия, которую называют базой. С двух сторон в базу вплавлены таблетки индия, на границах. которых с базой в процессе ¡.вплавления образуются слой с дырочной проводимостью, эмиттерная область (эмиттер) и коллекторная область (коллектор).
Г1ограницам вплавления образуются электронно-дырочные переходы:эмиттерный и коллекторный. К базе, эмиттеру и коллектору припаяны выводы. Таким образом, транзистор в простейшем случаепредставляет собой трехслойную структуру, в которой крайниеобласти образованы полупроводниками с проводимостью, отличной по виду от проводимости средней области. Эти области отделены друг от друга электронно-дырочными переходами.Транзистор, изображенный на рис.
12-1, б, изготовлен по планарной технологии , название которой (от англ. planar) обусловленорасположением электродов прибора и их выводов в одной плоскости — на роверхности кристалла. В пластине п —Si, служащейколлектором, методом локальной диффузии (введением атомовлегирующего вещества в кристалл полупроводника через некоторую часть его поверхности) образована базовая область (р — Si).В этой области также методом локальной диффузии образованаэмитт’ерная область (п +—Si) с высокой концентрацией донорнойпрнмеси.На границе эмиттерной области с базовой, а также на границе базовой области с коллекторной образую тся электронно-дырочные переходы. Нижняя поверхность транзистора покрываетсяметаллической пленкой и к ней приваривается вывод коллектора.Металлические пленки наносятся также на часть поверхности эмиттера и базы, а к ним привариваются выводы этих электродов.Транзистор укрепляют на специальном криста л лодержателе ипомещают в герметизированный металлический, пластмассовый илистеклянный корпус (рис.
12- 1 , в); выводы электродов через изоляторы в дне корпуса выходят наружу.В реальных приборах степень легирования эмиттера, базы иколлектора различны. Обычно Концентрация примесей в эмиттерена несколько порядков выше концентрации примесей в базе. Степени легирования базы н коллектора в планарном транзисторепримерно одинаковы. На рис. 12-1, г показан типичный закон из-ЭмиттерРис.12-1.Устройствоторов.транзиса — сплавной;б — планарный; в —транзистор в мрталлическом корпусе;г — изменение концентрации примесейв планарном транзисторе; 1 — пластина п — Ос (база); г — индий; 3 — слойр — Ое (эмиттер и коллектор)', 4 — омический контакт; 5 — выводы; в — кристалл п — 51' (коллектор); 7 — р — 81(база); 8 — высоколегированный п~ —(эмиттер); 9 — кристалл полупроводника; ю — основание; 11 — изолятор;12 — корпус.мененця концентраций примес’ей в планарном транзисторе по сечению А — А .В сплавном транзисторе концентрация примесей в коллекторепримерно такая же, как и в эмиттере.Классификация и условные обозначения.
Транзисторы различают прежде всего по материалу: германиевые и кремниевые. Различаются транзисторы также и по виду проводимости областей.Так, сплавной транзистор, изображенный на рис. 12-1, а, называют р-п-р транзистором, а транзистор, показанный на рис. 12- 1 , б,п-р-п транзистором.Транзисторы различают также по методу изготовления (сплавные , микросплавные, меза, диффузионные, планарные и т.
д.); йомощности (малой, средней и большой мощ ности); по диапазонурабочих частот (низкой, средней и высокой частоты); по основнымпроцессам в базе ( дрейфовые и бездрейфовые) и т. п.Условные и графические обозначения транзисторов устанавливаются ГОСТ 2.728-68, 2.730-68 и 10862-72.Схемы включения. Постоянные напряжения к электродамтранзистора подводятся, как и в других электронных приборах,от внешних источников. Напряжение на одном из трех электродовпринимают равным нулю, а напряжения на двух других электродах отсчитывают от этого начального уровня.. Возможны, такимобразом, три схемы подключения к транзистору источников питания (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
