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

ется получить изображение И (s) в следующей форме

(2-110)

По таблицам находим оригинал и (6), который выражает обратное напряжение в виде единой функции для всего рассматриваемого участка:

li + l:

- -Ф (1 - e- cerf УЩ

(2-111)

Первый член в квадратных скобках существен лишь в самом начале кривой, обычно при 0 < 0,01; функции erf и cerf = 1 - erf можно аппроксимировать с помощью (2-93). Таким образом, функция и (0) практически не очень сложна. Сравнение с существующими строгими решениями показывает хорошее совпадение.

Учитывая, что на участке восстановления обратный ток изменяется по закону

f(e)=-/.-i.

не представляет труда записать переходную характеристику обратного тока:

(2-112)

Время восстановления обратного тока 0в нельзя определять на уровне 0,1/2, так как величина 0,1/2 может намного превышать /, что не соответствует понятию запертого состояния диода (рис. 2-44). Поэтому определим время 6, задаваясь определенным значением обратного тока / (6) = -nlo- Пренебрежем в квадратных скобках выражения (2-112) первым членом и используем аппроксимацию (2-93в). Тогда после преобразований можно получить время бв в следующей простой явной форме :

. = 1п

2(п-1)/о

(2-113)

Путь решения указан в [45], а также во 2-м издании данной книги. В качестве граничных условий приняты: Ар (0) = -ро и Др (оо) = 0.

* В данном случае аппроксимация (2-93а) приводит к завышению времени восстановления в 1,5-2 раза. Более строгая аппроксимация приводит к неудобному трансцендентному решению.



Например, если IJIf, = 10 и n = 3, то % == 10. Практически при t = 1 МКС время восстановления может составлять 5-7 мкс. У специальных импульсных диодов время жизни и время восстановления в 50-200 раз меньше.

Особый интерес представляют диоды с накоплением заряда (ДНЗ) [44], у которых время восстановления значительно меньше времени рассасывания, так что выброс обратного тока имеет почти прямоугольную форму. Такое соотношение времен 4 и (обратное по отношению к обычным диодам) достигается благодаря наличию тормозящего электрического поля в базе. Тормозящее поле способствует скоплению инжектированных носителей вблизи эмиттера и тем самым - малому остаточному заряду в конце этапа рассасывания. Внутреннее тормозящее поле обеспечивается неоднородностью базы. При достаточно большом обратном токе {IJIf > 10) отношение tjtp у ДНЗ может составлять 0,2-0,3 и менее. Такая прямоугольная форма импульсов используется в генераторах гармоник, умножителях частоты, диодных усилителях, формирователях импульсов и других схемах.

Глава третья

РАЗНОВИДНОСТИ полупроводшшовых диодов

Теория и свойства плоскостных полупроводниковых диодов, изложенные в предыдущей главе, лежат в основе всех других типов диодов, количество которых в настоящее время довольно велико. Специфика каждого из этих специальных диодов требует особого анализа, но мы ограничимся их качественной характеристикой в той мере, в какой это полезно при разработке транзисторов и интегральных схем.

Игла

..Игла


8-1. ТОЧЕЧНЫЕ ДИОДЫ

Точечные (или точечно-контактные) диоды (рис. 3-1) появи лись намного раньше плоскостных. Однако процессы, происходящие в них, сложнее и до сих пор полностью не изучены.

Эффект выпрямления на гра- Ш нице между металлической иглой и пластинкой полупроводника имеет место даже при простом их соприкосновении. Однако более надежный точечный контакт получают путем так называемой формовки [47]. Процесс формовки заключается в пропускании через собранный точечный диод сравнительно мощных, но коротких импульсов тока в прямом или обратном Направлении. Количество, величина и длительность формующих импульсов выбираются на основании опытных данных. Общей Целью формовки является сильный местный нагрев контакта при котором происходит своеобразное сплавление кончика иглы с полу-

Пластинка б)

Рис. 3-1. Конструкция точечного диода (а) и структура его перехода (б).



проводником. Сплавление обеспечивает стабильность и механическую прочность контакта, что и было первоначальной целью формовки. Однако, как выяснилось позднее, при сплавлении происходит также изменение типа проводимости в тонком слое полупроводника, прилегающем к игле. Это превращение объясняется диффузией определенных примесей из иглы в полупроводник при сильном разогреве и частичном расплавлении обоих элементов в месте контакта. Например, в случае, когда исходная пластинка германия имеет электронную проводимость, а материалом иглы является бериллиевая бронза, может происходить диффузия бериллия в германий. Бериллий, будучи акцептором по отношению к германию, обусловливает наличие тонкого р-слоя в германии вблизи иглы (рис. 3-1). Как видим, в данном случае получается р-п переход, правда, своеобразной (не плоской) конфигурации и малой площади. Обычно при анализе форму перехода в точечном диоде принято считать полусферической, что, несомненно, близко к действительности . Отметим характерные особенности точечных переходов и диодов.

Очевидно, что малая площадь перехода обусловливает малую емкость перехода, но и малую допустимую мощность. Значения допустимых прямых токов у точечных диодов значительно меньше, чем у плоскостных, а эффективное сопротивление базы больше из-за малой площади эмиттера . Сопротивления базы у точечных диодов составляют десятки и сотни ом, допустимые мощности рассеяния около 10 мВт, а прямые токи обычно не больше 10-20 мА. Существенное превышение допустимого тока (даже в течение короткого интервала времени) приводит у точечных диодов к переформовке контакта и ухудшению или утрате выпрямляющих свойств.

Для прямой вольт-амперной характеристики точечного диода выражение (2-33) недействительно так как даже при очень небольших токах уровень инжекции (2-69) оказывается весьма высоким из-за малой площади перехода. Для начального участка характеристики приемлемо выражение (2-796), в котором пг s 2. При больших

* Возникновение р-п перехода в процессе формовки - весьма наглядный, но ие единственный механизм, объясняющий вентильные свойства точечного диода. В общем случае формовка обеспечивает лишь хороший контакт иглы с пластинкой, а нелинейность вольт-амперной характеристики обусловлена наличием обедненного приповерхностного слоя в системе металл-полупроводник (см. рис. 2-15). Для этого, если задан тип полупроводника (кремний, германий и т. п.), необходимо, разумеется, подбирать металл с соответствующей работой выхода. Еще один вариант точечного диода (не связанный с формовкой) основан на образовании обедненного слоя благодаря достаточно высокой плотности поверхностных состояний (см. с. 127). В этом случае игла играет роль простого омического контакта с поверхностью полупроводника.

* Сопротивление базы при полусферическом эмиттере выражается следующим образом:

где d - диаметр эмиттерной полусферы (обычно около 10-20 мкм).



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 - 2024 ULTRASONEX-AMFODENT.RU.
Копирование материалов разрешено исключительно при условии цититирования.