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

yT+k==k и привести ее к следующему виду:

sh -

ГбФ)г,о\п(1+-. , (2-776)

На рис. 2-34 зависимость (2-776) действительна для конечных участков кривых, начиная от точек, отмеченных знаком О -. Случай k 1 характерен для реальных диодов. Поэтому упростим выражение (2-776) еще более, полагая sh (w/L) w/L,- ch (w/2L) 1 и 6> 1:

Ге{Ь)1Ш. (2-77B)

Теперь посмотрим, как отражается модуляция базового сопротивления на форме вольт-амперной характеристики диода Для этого запишем сначала падение напряжения на базе. Используя выражение (2-776) и подставляя в него (2-62), (2-69) и (2-70а), получаем:

f/g = = тц>т 1п[1 + б/сЬ2 (W/2L)], (2-78а)

m = ych(uy/L).

Если пренебречь единицей под логарифмом и учесть (2-69), нетрудно записать вольт-амперную характеристику модулированного базового слоя в виде

; = /6ch2)e r. (2-786)

Выражения (2-78) подтверждают, что вырожденный ( омический ) участок характеристики нелинеен (см. сноску на с. 136 и рис. 2-32).

Чтобы получить вольт-амперную характеристику диода в целом, нужно подставить (2-78а) в выражение (2-646) и раскрыть значение 6 согласно (2-69). Тогда после небольших преобразований получаем:

где коэффициент 2 при токе /о отражает роль дрейфовой составляющей 1см. (2-73)].

Пренебрегая единицами в круглых скобках (2-79а) и выражая ток как функцию напряжения f/gg, получаем вольт-амперную ха-

Более подробно этот вопрос рассмотрен в работах [39, 40].



рактеристику диода к такой же форме, как (2-73):

I2hIoe T. (2-796)

Здесь приняты следующие обозначения:

m -1

При b = 2 типичны значения m=l,52; они соответствуют значениям О < tw/L 1,5*. При этом наклон логарифмической кривой (см. рис. 2-31) составляет u-u- У кремниевых диодов, у которых начальный участок характеристики описывается формулой (2-61), наклон, близкий к /г, обычно получается на всем протяжении характеристики.

До сих пор специфика высокого уровня инжекции рассматривалась с позиций уточнения формулы (2-33). Поэтому результаты уточнения в виде формулы (2-796) не изменили экспоненциальный характер зависимости тока от напряжения. Напомним, что такая зависимость является следствием распределения Больцмана, которое сохраняется до тех пор, пока область р-п перехода находится в квазиравновесном состоянии (см. с. 100). Естественно, что с ростом тока условие (2-17) рано или поздно нарушается и тогда соотношения (2-13), а значит, и граничное условие (2-28а) теряют силу. Соответственно при достаточно большом токе будут принципиально недействительны ие только простейшие формулы (2-33) и (2-73), но и уточненная формула (2-796).

Такие качественные изменения наступают тогда, когда высота потенциального барьера уменьшается примерно до ср, а граничная концентрация дырок в б а 3 е Рб (0) делается сравнимой с равновесной концентрацией дырок в эмиттере Рэо- При этом согласно (2-74) коэффициент инжекции становится заметно меньше единицы (у < 0,9). Анализ показывает [41], что в области таких сверхвысоких уровней инжекции (когда б > 0,1 Рэо/ бо) вольт-амперная характеристика перестает быть экспоненциальной, постепенно приближаясь к с т е п е н и о й. С некоторыми допущениями можно получить для этого режима квадратичную зависимость:

l = aU% (2-80)

где коэффициент а зависит от параметров материала базы и обратно пропорционален ее толщине в степени 2/3. Функция (2-80) несравненно более слабая, чем (2-796); в полулогарифмическом масштабе (см. рис. 2-31) она изображается почти горизонтальной линией.

Распределение токов в базе. Из рис. 2-35 и 2-36 видно, что соотношение между отдельными компонентами тока во многом зависит от уровня инжекции и относительной толщины базьш/L. Кри-

* Точное значение т=2 получено в о6зо{)е [26] для диода типа, p-t-n (с промежуточным слоем собственного полупроводника). В этом случае происхождение коэффициента т. иное: оно связано с распределением приложенного напряжения между двумя переходами, так что на каждом из них действует половина напряжения. Другие случаи, когда m > 1, рассмотрены в том же обзоре



вые на этих рисунках подтверждают предпосылки, которые делались при анализе диода, а также позволяют сделать некоторые общие выводы.

1. Ток диода, неизменный вдоль оси х, складывается из полных токов основных и неосновных носителей, из которых первый возрастает, а второй убывает


-(1п)Мф

(1п)др

С[р)диф1р

7 (1р)др0

Рис. 2-35. Распределение токов в базе диода при низком уровне инжекции.

а - толстая база; б - тонкая база.

по мере удаления от перехода.

2. Если коэффициент инжекции близок к единице, то полный ток диода независимо от уровня инжекции определяется полным током неосновных носителей на- границе перехода (в данном случае - граничным током дырок).

3. В соответствии с почти одинаковым распределением избыточных носителей диффузионные составляющие электронного и дырочного токов находятся в соотношении D : Dp и противоположны по направлению.

4. Распределение дрейфовых составляющих токов сложнее, чем диффузионных: дрейфовые составляющие находятся в соотношении nxjpv-p, которое зависит и от уровня инжекции, и от координаты. Кроме того, распределение дрейфовых составляющих зависит от распределения поля: при низких уровнях инжекции поле максимально вблизи

перехода [благодаря эффекту Дембера, см. (1-118)], а при высоких уровнях инжекции - вдали от перехода, поскольку, начальный участок базы модулирован и имеет пониженное сопротивление (см. предыдущий раздел).

5. Для толстой базы (рис. 2-35, а и 2-36, а) ток основных носителей (в данном случае электронов) мал только вблизи перехода; На расстоянии (2-ьЗ) L от перехода, где слой базы находится почти



Рис. 2-36. Распределение токов в базе диода при высоком уровне инжекции.

о - толстая база; б - тонкая база.

удельное



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.