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

наиболее прост и удобен для анализа. База этого транзистора однородна, поэтому механизм движения носителей - диффузионный. Удельные сопротивления слоев эмиттера и коллектора практически одинаковы, так что фактором, обусловливающим асимметрию транзистора, является только различие площадей и s. Асимметрия транзистора преследует ту цель, чтобы дырки, инжектируемые эми-Гтером и диффундирующие под некоторым углом к оси транзистора, по возможности полнее собирались коллектором.

База сплавного транзистора отличается от базы идеализированной структуры (см рис. 4-1) наличием трех участков, которые называют активной, промежуточной (или коллекторной) и пассивной областями базы. Активной областью базы является цилиндрический объем с высотой w и плошадью, равной поверхности эмиттера Sj. Промежуточной областью базы является кольцевой объем с площадью основания Sk - и высотой, равной расстоянию от коллектора до противоположной поверхности базовой пластинки. Наконец, пассивной областью базы является ее объем, расположенный вне коллектора. Для первоначального ознакомления с транзистором можно пренебречь пассивной и промежуточной областями и считать транзистор симметричным, имеющим одинаковую площадь S = Sg во всех сечениях (см. рис. 4-1). Обычно соблюдается соотношение wys, т. е. размеры транзистора в направлениях, перпендикулярных главной оси, много больше толщины базы. В такого транзисторе краевые эффекты не очень существенны, и его можно считать одномерным, т. е. можно предположить движение носителей только вдоль главной оси, без отклонения в стороны. Такая одномерная модель будет всегда подразумеваться, если не сделано специальных оговорок .

Инжекция и собирание неосновных носителей. На рис. 4-5, а показана энергетическая диаграмма транзистора в равновесном состоянии. Диаграмма показывает, что эмиттер и коллектор представляют собой низкоомные слои (уровень Ферми лежит вблизи уровней акцепторов), а база - сравнительно высокоомный слой (уровень Ферми расположен вблизи середины запрещенной зоны). Легко видеть, что электроны базы и дырки эмиттера и коллектора находятся в потенциальных ямах , из которых они могут перейти в смежный слой только благодаря достаточно большой тепловой энергии. Наоборот, дырки базы и электроны эмиттера и коллектора находятся на потенциальных гребнях , с которых они могут свободно переходить в смежный слой. В равновесном состоянии на обоих переходах имеется динамическое равновесие между потоками дырок (а также между потоками электронов), протекающих в ту и другую сторону.

* Одномерная модель не может отразить влияния поверхностной рекомбинации, но это влияние, как известно, учитывается при использовании э ф-фективного времени жизни (см. § 1-10).



Пусть на эмиттерном переходе задано нормальное для него положительное смещение, а коллекторный переход по-прежнему замкнут (рис. 4-5, б). Тогда потенциальный барьер эмиттера понизится и начнется инжекция дырок в базу и электронов в эмиттер.


3 в

л /

ifeL


Рис. 4-5. Зонные диаграммы для транзистора при различных режимах его работы.

При большой разнице в удельных сопротивлениях слоев Э vi Б электронная составляющая тока, как известно, не играет большой роли и ею пока можно пренебречь. Инжектированные дырки, пройдя базу, доходят до коллекторного перехода и свободно проходят в коллектор. Значит, в выходной цепи будет протекать ток, близкий



к току эмиттера, поскольку рекомбинация в тонкой базе невелика. Небольшая разность между эмиттерным и коллекторным токами составляет ток базы, причем этот ток обусловлен электронами, которые призваны пополнять убыль электронов в базе при рекомбинации их с дырками. Поскольку напряжение равно нулю, полезная мощность не выделяется и усиление отсутствует. Если в выходную цепь включить сопротивление для выделения мощности (рис. 4-5, в), то падение напряжения на этом сопротивлении создаст положительное смещение коллектора. Тогда наряду с собиранием дырок, дошедших до эмиттера, будет происходить инжекция дырок самим коллектором. В результате коллекторный ток стайер заметно меньше тока эмиттера, мощность в нагрузке будет очень невелика и усиления мощности не будет.

В нормальном усилительном режиме на коллекторный переход задается достаточно большое отрицательное смещение, которое приводит к существенному повышению потенциального барьера у коллектора (рис. 4-5, г). Теперь можно включать в выходную цепь значительные сопротивления без опасения вызвать инжек-цию через коллекторный переход . При этом можно получить значительную выходную мощность, а главное - усиление мощности, так как токи 1 и почти одинаковы, а сопротивление нагрузки превышает сопротивление эмиттерного перехода.

Пусть теперь коллекторный переход смещен в обратном направлении, а эмиттер оборван (рис. 4-5, д). Высокий потенциальный барьер коллектора практически исключает уход дырок из коллектора в базу. Следовательно, ток через коллекторный переход обусловлен неуравновешенным потоком дырок из базы в коллектор. Токи /к и /б Б этом случае невелики и, конечно, равны друг другу, поскольку /д = 0. Экстракция дырок из базы через коллекторный переход создает отрицательный градиент их концентрации вдоль базы Б сторону коллектора. В результате уменьшается тот поток дырок из базы в эмиттер, который был в равновесном состоянии (рис. 4-5, а), и встречный поток дырок из эмиттера в базу оказывается неуравновешенным. Это вызывает накопление положительного заряда Б базе, а в эмиттере образуется такой же отрицательный заряд. Соответственно несколько возрастает разность потенциалов на эмиттерном переходе, так что поток дырок из эмиттера уменьшается и в конце концов снова становится равным потоку дырок из базы. Тогда ток /э делается равным нулю, как и должно быть при оборванном эмиттере.

Аналогично можно рассмотреть и другие возможные режимы транзистора, в том числе инверсное включение (см. § 4-1).

Во всех случаях у транзистора р-п-р главными рабочими носителями, образующими токи через переходы, являются д ы р к и, а ток базы всегда обусловлен электронами; последние ком-

Для этого сопротавление должно удовлетворять условию



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.