Главная » Просмотр файлов » Зи - Физика полупроводниковых приборов том 1

Зи - Физика полупроводниковых приборов том 1 (989591), страница 25

Файл №989591 Зи - Физика полупроводниковых приборов том 1 (Книга по физике ПП приборов) 25 страницаЗи - Физика полупроводниковых приборов том 1 (989591) страница 252015-08-16СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 25)

12, в). При дальнейшем снижении Рое коллектор смещается в прямом направлении (рис. 12, г), и из-за быстрого уменьшения градиента дырок при х = Я7 происходит быстрое падение коллекторного тока. Напряжение пробоя при разомкнутой базе можно найти следующим образом. Пусть коэффициент умножения на коллекторном переходе М определяется выражением М= 1 — (~'/ВР'сво) (41) где ВРсво — напряжение пробоя в схеме с общей базой, и— постоянный коэффициент. Когда базовая цепь разомкнута, 1 =* Рис.

14. Напряжение пробоя ВРИО и ток насыщения !со для схемы с общей базой и соответствующие величины В4рсво и (со для схемы с общим эмитте- ром 1131. Бипояярныг транзисторы 1с = 1. Протекая через коллекторный переход, токи !со и а,1 умножаются в М раз (рис. 14). В результате имеем ~14(1со+ сс,~) == 1 (42) или М~со 1 — ~со~и (43) Если а,М = 1, ток 1 ограничивается только внешним сопроти- влением. Из выражения (41) и условия а,М = 1 вытекает фор- мула для определения напряжения пробоя ВКс о в схеме с об- щим эмиттером: В1 сео В1 свО(1 "'со) (44) При а„= 1 значение ВУсро намного меньше В$'сио.

3.2.4. Моделирование прибора (46а) (46б) (46в) где а, и а, — соответственно прямой и инверсный коэффициенты усиления транзистора в схеме с общей базой. Приведенные выше формулы устанавливают соотношения между внешними токами 1в Модель Эберса — Молла [321. Задача моделирования заключается в установлении связи между физическими параметрами и электрическими характеристиками приборов.

Моделирование особенно важно при разработке интегральных схем, когда по простым и точным моделям приборов необходимо определить поведение сложной схемы. Естественно, что чем точнее модель, тем она более сложная. Следовательно, необходимо находить компромисс между точностью и сложностью 133, 34). Основной моделью биполярного транзистора считается модель Эберса — Молла: два диода и два источника тока включены навстречу друг другу (рис.

15, а). Источники тока управляются токами диодов, сами диоды считаются идеальными, а их характеристики имеют вид (45а) (45б) где !но и ало — соответственно токи насыщения диодов, смещенных нормально в прямом и обратном направлениях. Внешние токи транзистора запишем следующим образом: 7в — — 1р — а,!н, Гс=- ' — а ~„, ~н = — (1 — хн) Уя — (1 — а() 1н, Оснобная модель г —------ — .1' 1 С г 'е Е' Г)'с~'е" ~~) 1~. и 1а и приложенными к переходам напряжениями $'еа и ~тсВ. Простейшая модель содержит четыре параметра: 1ар, 1ео, а,ч и сст.

С помощью формул (9) и 10) для эмиттерного и коллекторного токов можно записать гакие общие выражения: а (Е4 ЕВ,ит )) + а (Вп СВ|Эт ) ) 1с — а (Варев!ат 1) + а, (е» свlат — 1), Из сравнения выражений (47) и (46) вытекает ам 1ео, ата — — — ан1ео аак = 1но (47а) (47б) (48) Рис. 15. Эквивалентные схемы модели Эберса — Молла (32), и — простеаиая поделил б — млдель с последовательными сопротивлениями и барьер ными емкостями; в — модель с дополнительным источником тока для учета эффекта Вп. Бииоллриые транзисторы где п = и;ехр (д (ф — ~р„)~ИТ), (50а) р = и; ехр [о(срр — фйТ). (50б) Производную по координате от произведения ра можно представить в виде Выполняя интегрирование уравнения (51) по х от х = 0 до х = = Ю (рис.

3, 6) с использованием выражений (49) и пренебрегая рекомбннацией, получим (рп) =о — (рп) =и' ~сс ~ и(х) о И ~ 1.р (52) Из взаимности характеристик четырехполюсника (а„= а.„) вытекает, что а,!ро — — а.„1„о. Следовательно, для основной модели требуются только три параметра. Чтобы улучшить точность модели, в нее добавляют последовательные сопротивления и барьерные емкости 133) (рис.

15, 6). Отметим, что в этом случае диоды уже управляются внутренними напряжениями на переходах )~я в и 1'с в, а не внешними приложенными напряжениями. Для учета эффекта Эрли в модель необходимо добавить источник тока между внутренним эмиттером и коллектором (рис. 15, в, где 1~„— напряжение Эрли). Теперь число параметров модели выросло с 3 до 9.

В основную модель могут быть дополнительно введены параметры, учитываюгцие зависимость а„. и и, от плотности тока и рабочей частоты; можно дополнительно подсоединить к базе диоды, учитывающие двумерный эффект концентрации тока вдоль перехода база — эмиттер (этот эффект рассмотрен в разд. 3.4).

Очевидно, что уточнение модели неизбежно приводит к увеличению числа параметров и модель транзистора становится более сложной. Модель Гуммеля — Пупа 1351. Основана на интегральных соотношениях для зарядов и связывает внешние электрические характеристики с зарядом в базе транзистора. Это очень точная модель, объясняющая многие физические эффекты, но для ее описания требуется много параметров: так, для работы в широком диапазоне необходимо 25 параметров. Последовательное упрощение модели Гуммеля — Пупа в конце концов приводит к простейшей модели Эберса — Молла.

Чтобы получить интегральные зарядовые соотношения, вначале рассмо1рим уравнения для токов, выведенные в гл. 2: дх дфа Ъ дфр (49б) '164 (55) где А — активная площадь транзистора. Модель Гуммеля— Пуна основана на уравнении (53), связывающем напряжения на переходах, коллекторный ток и заряд в базе. Задача моделирования транзистора оказалась сведенной к моделированию заряда в базе Яв — — дА ~ п(х)дх, о (56) который состоит из пяти компонент: Я.~ Ява+ Р~е + Я~с 1 Мне + Оис> (56а) где Два — заряд в базе при нулевом смещении; фв и заряды, связанные с барьерными емкостями эмиттера, и коллек- тора; (~ов и Ядс — заряды неосновных носителей, обусловленные диффузионными емкостями эмиттера и коллектора. При увеличе- нии уровня инжекции возрастают и диффузионные емкости, в связи с чем происходит снижение коэффициента усиления.

Выражение для тока (55) можно представить в виде оса= ~в — ~л, где о! ев~йт е ' — 1 ~в = ~Аво в (53а) оисвА7 е ~в= ~Аво ~в (58б) где асс — ток, протекающий от эмиттера к коллектору в транзисторе с единичным коэффициентом усиления. Подстановка выражений (50) в уравнение (52) дает ехр (с) (ср„— ср„)/УгТ) ~,, — ехр (с) (ср„— ср„)й Т) ~, ~р = 1Р— — — Их. ~ос 1 о (х) п~И7 ~ Ро о Предположим, что квазиуровень Ферми для электронов в базе постоянен. Тогда Ъ' = ср, (О) — ср„(0) Ъ~св = 'р (М7) — ср„(Ф').

(54) Эти напряжения отличаются от напряжений на выводах транзи'стора омическими потерями. Уравнение (53) запишем в виде ее~ вв('~ о" св о'~ ~сс= А~са= МА)ов — ' оА ~ п(х) Их о Бнполярные транзисторы !66 ОВР + ~>е + 9,ус (/ РВР+ О,~е + 0>с 1!/2 -+ (Дв ~Вт„(ее~'ев/~г 1) + т (ее"'свн'г 1)1) (59) Ток базы записывается в виде 1 — — СИ~В/Ж + 7„ее, (60) где рекомбинационный базовый ток можно разделить на два слагаемых: (61) ~гес — (ЕВ + ~св причем 1  — 1, (е'~ев~~~ — ! ) + 1. (велев' е~~ — 1) (61а) (61б) В этих выражениях и, и т, — коэффициенты неидеальности характеристик эмиттера и коллектора. Для идеальных токов т, = ие = 1, и для рекомбинационно-генерационных токов в обедненной области те = и, = 2. Полные токи эмиттера и коллектора теперь определяются выражениями !е = !сс+ 1вв+ те(Й[е1Й1) + С!е ("( ев~®) (62а) ~с = ~сс — ~св — тв И1е(Я + С;с М~ес1~Ю.

(62б) Эквивалентная схема модели Гуммеля — Пупа, дополненная последовательными сопротивлениями, показана на рис. 16. Поскольку заряд Яв зависит от напряжения, модель учитывает эффект высокого уровня инжекции в базе (т,! становится больше, чем Яяр). Расширение базы под действием тока (эффект Кирка) учитывается множителем В, который зависит от 7с и Гсв.

Вклад эмиттера в базовый ток моделируется двумя параллельными диодами, один из которых и,реальный, а другой имеет коэффициент неидеальности те > 1. Это приводит к зависимости коэффициента усиления от смегценпя при низких уровнях тока. Эффект Отметим, что выражения (58а) и (58б) аналогичны выражениям (45а) и (45б) для модели Эберса — Молла. Заряд Яле в выражении (56) можно представить в виде Вт„1н, где т,„— время жизни. неосновных носителей при протекании прямого тока,  — коэффициент, обычно равный 1, но из-за наличия эффекта Кирка может превышать 1.

Заряд Я„с можно записать в виде тя!я, где тя — время жизни неосновных носителей при протекании обратного тока. Подставляя выражения (58а) и (58б) в уравнение (56а), получим квадратное уравнение относительно (~в, и его решение имеет вид 166 Рис. 16. Эквивалентная схема модели Гуммеля — Пуна 1351, Зрли моделируется зависимостью заряда фс от напряжения (Фс = С~с)'св) Модель Гуммеля — Пуна обладает высокой точностью и позволяет учитывать многие физические эффекты с помощью зависимости Я„от смещения. Однако для ее описания требуется 25 параметров. Поэтому при анализе конкретных схем приходится искать разумный компромисс между точностью решения и сложностью модели.

3 3 СВЧ-ТРАНЗИСТОРЫ Ниже рассмотрены биполярные транзисторы, предназначенные для работы на высоких частотах (выше 1 ГГц). На рис. 1?, а показан типичный кремниевый СВЧ-транзистор. Поскольку подвижность электронов в кремнии выше подвижности дырок, то все кремниевые СВЧ-транзисторы — приборы п — р — п-типа. Для уменьшения последовательного коллекторного сопротивления в качестве подложки используют эпитаксиальную и — и'-структуру. На ее поверхности формируют изолирующий слой (например, термическим окислением получают слой $1Оа). Базовый и эмиттерный слои создаются диффузией или ионной имплантацией.

Характеристики

Тип файла
DJVU-файл
Размер
9,01 Mb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6418
Авторов
на СтудИзбе
307
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее