Главная страница  Транзисторные схемы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 [ 38 ] 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

полярная диффузия ) значение Др (0) использовалось без расшифровки, а толщина базы принималась бесконечно большой и соответственно полагалось Ар (оо) = 0. Теперь, учитывая допущение п. 3, выразим граничную концентрацию Др (0) через приложенное напряжение с помощью (2-14а):

Вторую граничную концентрацию запишем в виде

Ар(ш) = (0),

(2-28а)

(2-286)

считая, что концентрации носителей на омическом контакте (см. с. 112) сохраняют равновесное значение. При граничных условиях (2-28) коэффициенты Ai и А имеют значения:

Ар{0)

а распределение Др (х) принимает вид: Ар{х)Ро\ет- 1)

(2-29)

(2-30)

- со.

Для толстой базы Iw > (2-3) L] можно положить w Тогда коэффициенты Ai и А упрощаются:

Аг = 0; Л2 = Др(0),

а распределение дырок оказывается экспоненциальным [см. (1-113)]:

Др(х) = р (е (2-31 а)

В случае тонкой базы (w < 0,5 L) можно положить sh z г. Тогда из (2-30) получаем почти линейное распределение:

Apix) = po{e-l){l-), (2-316)

которое характерно для реальных диодов.

На рис. 2-19, а распределения (2-31а) и (2-316) показаны соответственно сплошными и пунктирными линиями.

Для режима экстракции ((7 < 0) все выведенные формулы остаются в силе, а соответствующие распределения дырок и электронов показаны на рис. 2-19, б.



Вольт-амперная характеристика. Дифференцируя (2-30) по координате х и подставляя результат в (1-73а), получаем распределение плотности дырочного тока в базе:

/p(.;=(.7 l)-

(2-32а)

Здесь для определенности введены индексы п для базового слоя и р для рабочих носителей - дырок. По аналогии можно записать для плотности электронного тока в эмиттерном слое:

7 (j,)=25(/r-i)

(2-326)

где /. э - диффузионная длина электронов в эмиттере, а координата X отсчитывается от перехода в глубь эмиттера.

Полагая л; = О в формулах (2-32), умножая обе части на площадь S и складывая токи /р (0) и / (0), получаем искомую вольт-амперную характеристику идеализированного диода. Обычно ее записывают в следующей форме:

(2-33)

<7DpgS

Z,p6 th

Роб +

L th

(2-34)

W

- JO

10 1 1. i

-1-3-2-1 0 f г

3 4 5

Рис. 2-20. Статическая вольт-амперная характеристика идеализированного плоскостного диода.

Формула (2-33) - одна из важнейших в транзисторной технике - представлена на рис. 2-20 в относительных единицах.

Ток /о, определяющий масштаб характеристики, называется тепловым

током. Термин тепловой отражает сильную температурную зависимость тока /р, а также тот факт, что он равен нулю при абсолютном нуле температуры. Другим распространенным термином является обратный ток насыщения , происхождение которого связано с тем, что при отрицательном напряжении 1 f/ 1, Фг обратный ток идеализированного диода равен -/р и не зависит от напряжения.

Параметром, характеризующим относительную роль г л а в-н о й составляющей тока в.диоде, является коэффициент инжекции у. ;В случае р*-п перехода этот коэффициент, записывается следую-



щим образом:

h (0) ip (0)

/р(0) + / {0) - /(0)

Используя формулы (2-32) при л; = О, переходя от коэффициентов диффузии к подвижностям, от концентраций неосновных носителей к концентрациям основных, а затем к удельным сопротивлениям, получаем коэффициент инжекции в следующем виде *:

(МлМб эРб J Рб

(2-35)

Здесь приближение (весьма грубое, но зато и весьма наглядное) основано на том, что коэффициент при pj рб отличается от единицы не более чем в 2-3 раза, тогда как само отношение удельных сопротивлений редко превышает 0,01. Для значений рб = 5 0м-см и рэ = 0,01 Ом-см получаем у = 0,998. Как видим, дырочная составляющая тока в одностороннем р*-п переходе, действительно, является основной. Поэтому вторым слагаемым в (2-34) обычно пренебрегают. Тогда тепловой ток

Ро. (2-Зба)

В частности, при w [когда th (to/L) я* wlL\

hq~P,. (2-366)

При ш L [когда th {wIL) 1]

hq~Po. (2-Збв)

Свойства теплового тока будут подробно рассмотрены в § 2-6. Здесь только отметим, что так как концентрация Ро пропорциональна гй [см. (1-216)], а собственная концентрация 1ц у кремния гораздо меньше, чем у германия, то и тепловой ток у кремниевых диодов несравненно меньше, чем у германиевых.

Одной из важных особенностей характеристики (2-33) является очень крутая (экспоненциальная) прямая ветвь. Поэтому весьма большие прямые токи (несколько ампер и выше) получаются у полупроводниковых диодов при напряжении не более 1 В, т. е. намного

При записи (2-35) приняты соотношения шб > Lpg и шэ > L 3, при которых th (ш/L) 1. Если для одного из слоев соотношение w к L имеет обратный характер, соответствующая диффузионная длина в (2-35) заменяется на т о л щ и н у слоя, поскольку в этом случае th (ш/L) wIL. В реальных переходах ty < L 3, поэтому в формуле (2-35) вместо отношения LflLa обычно пишут Lp(,lw.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 [ 38 ] 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

© 2000 - 2021 ULTRASONEX-AMFODENT.RU.
Копирование материалов разрешено исключительно при условии цититирования.