1629382485-048081f33d7067cb67d6bd3d4cee7eee (846428), страница 71
Текст из файла (страница 71)
Для полевого транзистора с управляющим переходом— ------- (1 - 1 / ~ !^ ЗИ-...¡V' кан. д и ф о \У■ ЗИ отс!/(13-20)Для МДП транзистора5 = *Ууд(|^зи|-1^зипоР|).(13-21)Выходное дифференциальное сопротивление (дифференциальноесопротивление стоковой цепи)о■г Ч с —п_*"лиг' ( ’.ивых. лиф — ~— ¿7" 22ИС нас[7зИ= сопч1(13-22)Сопротивление В^с в полевых транзисторах весьма, высоко:105107 Ом.Для оценки влияния напряжения на подложке на величинутока / с используют также крутизну характеристики по подложке:SdirС наспdU„(13-23)t / g j i = COnStиQJJ = constОбычно Sa < S.
При соединении затвора с подложкой суммарная крутизна S' — S + S a.По аналогии со статическими параметрами для электронныхламп иногда вводят параметр, аналогичный статическому коэффициенту усиления:М = SR;cdü,с иdUзн(13-24)'С нас =C O nS t.На работу транзистора в качестве усилителя или преобразователя высокочастотных сигналов, а также в импульсном режимесущественное влияние оказывают междуэлектродные емкости.В полевых транзисторах отсутствуют инжекция неосновных носителей через переход н их диффузионное движение в базе — процессы, во многом определяющие частотные свойства биполярныхтранзисторов.
Основными процессами, определяющими инерционность полевого транзистора, а следовательно, и его частотныесвойства, являются процессы заряда и разряда междуэлектродныхемкостей.В качестве параметров полевых транзисторов используютсяследующие величины емкостей: С т0 — емкость затвор — истокпри разомкнутых по переменному току остальных выводах; входная емкость С11и — это емкость между затвором и истоком прикоротком замыкании по переменному току на выходе; выходнаяемкость Сии, измеряемая между стоком и истоком при короткомзамыкании по переменному току на входе, и проходная емкостьС12и, измеряемая между затвором и стоком при коротком замыкании по переменному току на входе.Междуэлектродные емкости в полевых транзисторах составляютдесятые доли пикофарады.Для характеристики импульсного напряжения на выходеприбора используют импульсные параметры в виде интерваловвремени, определяющих процессы нарастания и спада импульсана выходе транзистора: время задержки включения £зд вкл; времянарастания <лр; время задержки выключения 1ЗЯ выкл и время спада¿сп.
Эти параметры аналогичны соответствующим для биполярныхтранзисторов (см. § 12-7). Но здесь вместо параметра ¿рас введенпараметр ¿зд ВЫКл- Это и понятно, так как процессы рассасываниянеосновных носителей в базе, характерные для биполярных транзисторов, в полевых транзисторах отсутствуют. Перечисленныевременные параметры определяются так же, как и для биполярного транзистора, по уровням 0,1 и 0,9 от амплитудного значениявыходного импульса.■14-1. О БЩ И Е СВЕДЕНИЯОпределение.
Фотоэлектрическими называют полупроводниковые приборы, предназначенные для преобразования лучистойэнергии в электрическую энергию.Излучающие полупроводниковые приборы — это приборы, предназначенные для непосредственного преобразования электрической энергии в энергию светового излучения.В основе работы фотоэлектрических полупроводниковых приборов лежат фоторезистивный и фотогалъванический эффекты,физическая природа которых рассматривается в последующихпараграфах этой главы.Основы классификации. Фотоэлектрические полупроводниковые приборы подразделяют на полупроводниковые приемники лучистой энергии и полупроводниковые фотоэлементы. К первойгруппе приборов относятся фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы и фототиристоры.
Вторая группа включает в себяразличные полупроводниковые фотоэлементы, в том числе солнечные батареи.Краткие сведения о физических величинах, характеризующихлучистую (световую) энергию, приведены в § 6-1.Условные и графические обозначения фотоэлектрических иизлучающих полупроводниковых приборов устанавливаютсяГОСТ 2.730-68, ГОСТ 2.729-68 и ГОСТ 17704-72, а термины и ихопределения - ГОСТ 15133-69 и ГОСТ 19852-74.14-2. ПОГЛОЩ ЕНИЕ С В Е Т А ПОЛУПРОВОДНИКАМ ИЗаконы поглощения.
При облучении кристалла полупроводника потоком световой энергии часть этой энергии поглощаетсятелом, а часть отражается. Отражение потока световой энергииповерхностью полупроводника характеризуется коэффициентомотражения:г>Ф отрФ’(14-1)где Ф и Ф0Тр — падающий и отраженный потоки световой энергии соответственно.Поглощение света телом полупроводника сопровождаетсяуменьшением потока световой энергии в соответствии с известнымиз физики закономф (я) = Ф (1 — /?) е а°х,(14-2)где а0 — коэффициент поглощения , характеризующий величинупоглощенной энергии на единицу длины и имеющий размерностьсм'1, л х — толщина кристалла полупроводника.Поглощение света полупроводниками может в зависимости отприроды твердого тела сопровождаться изменением энергетических состояний свободных или валентных электронов, электронов'атомов примесей или же самой кристаллической решетки.
Иначеговоря, центры поглощения в твердом теле по своей природевесьма разнообразны. В зависимости от преобладания тех или иныхцентров поглощения различные вещества по-разному поглощаютэлектромагнитные колебания разных длин волн. Зависимостьа0 (X) коэффициента поглощения от длины волны падающего излучения называют спектром поглощения.При поглощении кристаллом квантовсвета(фотонов)должны соблюдаться законы сохранения энергии и сохраненияимпульса. Если фотон характеризуется энергиейи импульсом рф, а электрон до поглощения — энергией Е е1 и импульсомр е1, то в результате поглощения энергия и импульс электронадолжны измениться:(14-3)&е2 — Е(П +Р е 2 — Рс1 +Рф-(14-/1)Выполнение этих условий сопровождается различными физическими явлениями, природа которых во многом зависит от характера энергетической зонной структуры полупроводника. Рассмотрим основные случаи поглощения света полупроводниками.Собственное поглощение.
Один из основных видов оптическогопоглощения — собственное или фундаментальное поглощение —связан с переходом электрона из валентной зоны в зону проводимости. Такой переход возможен в том случае, если энергияпоглощаемого фотона превышает или по крайней мере равна ширине запрещенной зоны: Ну ^ А Е 3 Как было показано в гл.
9,строение энергетических зон полупроводников может быть различным. У ряда полупроводников энергетический минимум зоныпроводимости и энергетический максимум валентной зоны соответствуют одному и тому же значению квазиимпульса р или волнового2двектора к =р. К числу таких полупроводников относится,например, антнмонид индия 1иЗЬ (см.
рнс. 9-9, б). У,большинстваже полупроводников, в том числе у германия и кремния эти энергетические экстремумы соответствуют разным значениям к (см.рис. 9-9, в).В полупроводниках первого вида межзонный переход электронав результате собственного поглощения сопровождается лишь изменением его энергии.
Импульс электрона остается практическинеизменным. Такие переходы называют прямыми или вертикальными. При прямом переходе вследствие поглощения фотона изменением импульса электрона за счет импульса фотона рф = h/кфможно пренебречь, так как длина волны фотона Хф да 10“1 -г- 10'5 см,а длина волны волновой функцйи электрона при Т да 300 КХе да 5-10-7 см. Следовательно, импульс электрона р е1рф иусловие (14-4) можно переписать в видеPe Z^Pe l -(14-5)В полупроводниках второго вида переход электрона из валентной зоны в зону проводимости должен сопровождаться не толькоизменением его энергии, но и изменением импульса. Вследствиеэтого н еп р ям ы е переходы при поглощении фотона обязательносопровождаются, кроме того, поглощением фонона, энергия которого обычно невелика (составляет десятые доли электронвольта),а импульс РфН может достигать значительной величины, так чтоусловие (14-4) можно записать в видеРе2 = P e l + Р ф п -Таким образом, непрямые переходы связаны с изменениемэнергии кристаллической решетки.
Вполне понятно, что на энергетический обмен с кристаллической решеткой должны налагатьсядополнительные условия, которые не всегда могут быть выполнены.Вследствие этого коэффициент поглощения а0 для непрямыхпереходов (а0 да 10'1 -ь 103 см '1), как правило,- ниже этого значения для прямых переходов (а0 да 104 ч- 105 см-1).В результате собственного поглощения в полупроводнике образуются пары подвижных электрических зарядов: дырка в валентной зоне и электрон в зоне проводимости. Вероятность межзониого перехода, т. е. образования такой пары зарядов, зависит отстепени заполнения состояний вблизи потолка валентной зоны,а также от плотности свободных состояний вблизи дна зоны проводимости.Спектр собственного поглощения достаточно широк, так какпри поглощении фотонов с энергией, превышающей ширину запрещенной зоны, электроны могут переходить на более высокие энергетические уровни, лежащие дальше от дна зоны проводимости.Эти свободные электроны, обладающие более высокой энергией —«горячие» электроны — в процессе движения за некоторое среднеевремя tp рассеивают избыток энергии на кристаллической решеткеи опускаются на более низкие свободные энергетические уровнивблизи дна зоны проводимости.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
