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

тированных дырок. Поскольку избыточные заряды электронов и дырок одинаковы, найдем один из них, а именно заряд дырок, исходя из распределения (2-30):

AQ-,sfApW..=.f(.-sechf).

Подставляя сюда Лр (0) из (2-68), ток /о из (2-36а) и учитывая соотношение (1-U1), получаем:

AQ = /T(l-sech 1). (2-84)

Если поделить этот заряд на напряжение [/, то интегральна я диффузионная емкость запишется в следующем виде:

и V Lj

где /?д = UII - сопротивление диода постоянному току (2-39). Дифференциальная диффузионная емкость будет иметь аналогичную форму:

j.(, 3echf) = i(l-sechf), ,2-86,

где Гд = dt d/-сопротивление диода переменному току (2-38).

Как видим, диффузионная емкость (2-85) является функцией прямого тока, подобно тому как барьерная емкость (2-82а) является функцией обратного напряжения. Кроме того, диффузионная емкость находится в прямой зависимости от толщины базы, уменьшаясь с уменьшением отношения wIL.

Для толстой базы, когда к; >> L и sech {wIL) ~ О, получаем:

AQIx; (2-86а)

Сд--~7- (2-866)

Например, если т = 5 мкс; / = 10 мА, то Сд = 2 мкФ. Такие значения на несколько порядков превосходят величину барьерной ёмкости.

Для тонкой базы, когда ш < Z, и sech (w/L) 1 - 0,5 (w/L), выражения для AQ и Сд приводятся к виду

AQfIto, (2-87а)

to = - (2-88)




Рис. 2-39. Схема переключения диода.

есть среднее время диффузии, т. е. среднее время пролета носителей через тонкую базу при диффузионном механизме движения .

Время диффузии является столь же фундаментальным параметром полупроводниковых приборов в случае тонкой базы, как время жизни для толстой базы. Например, сравнивая формулы (2-86)

и (2-87), видим, что они имеют одинаковую структуру и различаются только тем, что место параметра т в первых занимает параметр tjj во вторых. Поскольку случай тонкой базы характерен для транзисторов и многих других приборов, их динамические параметры в решающей степени определяются именно временем диффузии, даже если наряду с диффузией имеет место дрейф.

Режим переключения. При включении и выключении диода переходные процессы проявляются в наиболее полном виде. Определенную роль в этих процессах играет барьерная емкость, однако в дальнейшем ее влияние для простоты не учитывается.

Анализ переходных процессов проводится обычно для ступенчатого сигнала (рис. 2-39, 2-40), когда диод попеременно работает в прямом и обратном направлениях (в частном случае обратное переключение может отсутствовать, т. е.

диод просто отключается: е = 0). i-] j---j

Имеющиеся решения этой задачи (см. i [ j j [43, 44] и библиографию в них) с

математической точки зрения достаточно строги, но слишком сложны для инженерной практики. Кроме того, исходные предпосылки в любом случае являются лишь некоторым приближением по отношению к процессам в реальных диодах. Поэтому полезно провести упрощенный анализ [45] и получить сравнительно простые выражения для длительностей отдельных этапов переходного процесса.

При попеременном переключении диода с прямого направления на обратное различают следующие искаженные (динамические) участки переходной характеристики (рис. 2-40):

1о\г

Рис. 2-40. Характер переходных процессов при отпирании, переключении и запирании диода.

В самом деле, поскольку в тонкой базе влияние рекомбинации слабо и распределение дырок почти линейно (см. рис. 2-19), диффузионный дырочный ток оказывается практически постоянным иа всем протяжении базы (рис. 2-35, б). Значит, отношение избыточного заряда к этому току есть время перемещения заряда Б базе, что соответствует выражению (2-87а).



1) установление прямого напряжения при заданном прямом токе (интервал бу);

2) рассасывание избыточных носителей в базе при заданном обратном токе (интервал бр);

3) восстановление обратного тока (сопротивления) при заданном обратном напряжении (интервал бв).

Рассмотрим последовательно эти участки.

Установление прямого напряжения. В подавляющем большинстве случаев на этом участке можно считать заданным прямой ток /j. Действительно, приложенное напряжение обычно много больше прямого падения напряжения на диоде поэтому

/i = --j= = const.

Прямое напряжение на диоде U состоит из двух компонентов: напряжения на р-п переходе U и напряжения на базовом слое U.

Определим первый компонент u{t), воспользовавшись операторным диффузионным уравнением (1-121):

-Цр-АрО. (2-89)

Общим решением этого уравнения является функция

Ар(х)==Аге-]-Ае \ (2-90)

Подставим сюда граничные условия для толстой базы:

д{Ар)

-SqDp

Ар(оо) = 0,

первое из которых в отличие от (2-28а) соответствует заданному току, а не напряжению. Тогда нетрудно получить изображение избьпгочной концентрации в следующем виде:

Ар{х- s) = Po ./е -

Полагая х - О, получаем изображение грани ч-н о й концентрации:

Ар(0: s) = p --(2-91) /о у 1-bsx

йатем по таблицам 1221 находим оригинал:

Ар(0; е) = РоегГТ/ ё , .(2-92)

где 0 = т - относительное время, которым будем пользоваться в дальнейшем. Функция ошибок erf (г) охарактеризована в сноске на с. 84.



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.