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

Для типичных значений ре = (2 10) Ом-см и и L = 100 мкм ток /д (при площади S = 0,01 см) составляет 1-6 мА. В этих пределах (при данной площади) действительно выражение (2-33).

Сравнивая (2-65) и (2-70в), нетрудно заметить, что токи /в и /в близки друг к другу, т. е. вырождение экспоненциальной характеристики в омическую совпадает с переходом от низкого к высокому уровню инжекции.

Особенности, связанные с высоким уровнем инжекции (когда 61), следующие.

1. Концентрация дырок вблизи перехода становится сравнимой с концентрацией электронов. В связи с этим на участке, протяженность которого примерно равна диффузионной длине, заметную роль начинает играть дрейфовая составляющая дырочного тока.

2. Увеличение избыточных концентраций Др и Дп вблизи перехода приводит к существенному увеличению удельной проводимости базы в этой области (назовем этот участок модулированным). Модуляция сопротивления базы сказывается на коэффициенте инжекции (2-35) и на омическом падении напряжения Uq (2-63).

Дрейфовая составляющая тока инжектированных носителей. Полагая коэффициент инжекции близким к единице, будем по-прежнему считать, что полный электронный ток на эмиттерной границе базы значительно меньше дырочного; в первом приближении можно положить / = 0. Тогда напряженность поля в базе будет выражаться формулой (1-91). Подставляя это значение Е в (1-72а) и учитывая соотношение (1-74), получаем дрейфовую составляющую дырочного тока:

Если использовать условия квазинейтральности (1-50), то производную dn/dx можно заменить на dp/dx, а концентрацию п записать как По -f Др; кроме того, положим р = Др, поскольку Др > Ро- Тогда

Как видим, дрейфовую составляющую удалось привести к такой же форме, как и диффузионную (1-73а). Складывая обе составляющие, получаем полный дырочный ток вблизи перехода:

Здесь произведение в квадратных скобках можно считать э к-Бивалентным коэффициентом диффузии, значение которого зависит от уровня инжекции. При высоком уровне инжекции (Др (0) По) эквивалентный коэффициент диффузии близок к 2Dp. Следовательно, при высоком уровне инжекции дрейфовая составляющая дырочного тока почти равна диффузионной составляющей, а значит, полный дырочный ток можно рассчиты-



вать по диффузионной формуле.(2-33), удваивая получаемые значения:

...

I2I,fiT. (2-73)

Как видим, учет дрейфовой составляющей не приводит к качественным изменениям вольт-амперной характеристики диода.

Коэффициент инжекции. Как уже отмечалось, высокий уровень инжекции приводит к модуляции (уменьшению) удельного сопротивления базы.

Важным следствием модуляции базового сопротивления является уменьшение коэффициента инжекции, характеризующего долю дырочного тока на базовой границе перехода. Запишем граничную проводимость базы (при д; = 0) в виде

о, (0) = 1/Рб = Обо-f АОб (0) = Сб (1-f ,

где исходная проводимость базового слоя

а приращение проводимости (с учетом квазинейтральности) ЛОб (0) = Дп (0)-f Лр (0) 9И (1-f ) Лр (0).

Для простоты положим 1/Ь < 1; тогда Дсб (0)/Сбо 6 и, следовательно, согласно (2-35)

у1 (1+6). (2-74)

Такое приближение, столь же грубое, как и (2-35), действительно для значений у 0,95-ь0,9. Например, если pj pgo = 0,(Ю1, то формула (2-74) действительна для 6 50-н 1СЮ, т. е. для весьма высоких уровней инжекции.

Модуляция сопротивления базы. Повышенная концентрация носителей, свойственная высокому уровню инжекции, влияет не только на коэффициент инжекции (см. предыдущий раздел), но и на полное сопротивление базы г. Тем самым согласно (2-64) форма вольт-амперной характеристики зависит от уровня инжекции более сложно и более существенно, чем если бы эта зависимость определялась только увеличением эквивалентного коэффициента диффузии 1см. (2-72)].

Для того чтобы найти функцию (6), запишем сначала сопротивление элементарного слоя базы толщиной dx, расположенного вблизи перехода:

л - <ijc ~(Обо+Аоб)5

где (с учетом квазинейтральности, т. е. условия Дп ~ Др) ДОб = qiip Ар (X) + дцп An (х) q (l + Др [х).



Подставляя в выражение для Acg распределение (2-30) и интегрируя йг(, в пределах от л; = О до х =-w, можно привести сопротивление базы к следующему виду :

/-6(6)=-

/бо

(, ., A,+y2)(l ,+ /l+fe2)

(2-75)

(2-76)

а - сопротивление базы при низком уровне инжекции (2-62).

Графики функции (6) приведены на рис. 2-34 в относительном масштабе. Конечно, в общем виде зависимость (2-75) слишком сложна

для расчетов. Поэтому рассмотрим два частных случая, в которых эта зависимость существенно упрощается.

Пусть k < 1 (практически достаточно, если k < 0,5). Этот случай соответствует не очень высоким уровням инжекции или достаточно толстой базе. Тогда в формуле (2-75) можно положить = О, а также пренебречь величиной k везде, кроме первого члена знаменателя. Этот первый член {ke) с учетом (2-76) будет примерно равен 26 (по-0,Бе-/, если w/L 1). В результате после


18 20

Рис. 2-34. Зависимость базового сопротивления от уровня инжекции и толщины базы.

скольку sh (w/L)

логарифмирования дроби получаем :

Гб(6)я Гбо 1 -ln(l-fS)

(2-77а)

На рис. 2-34 зависимость (2-77а) действительна для начальных участков кривых вплоть до точек, отмеченных знаком х.

Пусть теперь k 1 (практически достаточно, если k > 2). Этот случай соответствует высоким уровням инжекции или достаточно тонкой базе. Тогда в формуле (2-75) можно положить

* При интегрировании используется подстановка t/=e с соответствующей заменой пределов интегрирования.

2 Это выражение в несколько иной форме, а главное, без указания границ применимости приведено в (38].



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.