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

где корни характеристического квадратного уравнения имеют

вид:

i., = -l(t]±l/tl + e). (4-125)

В формуле (4-125) введеноспециальное обозначение для относительной толщины базы

: L-

у бездрейфовых транзисторов этот параметр определяет величину коэффициента переноса х [см. (4-18)].

Теперь запишем граничные условия, с помощью которых можно найти коэффициенты и Л..

Первое граничное условие можно основать на том, что полный дырочный ток при л: = О равен сумме диффузионной и дрейфовой составляющих. Используя выражения (1т72а) и (1-73а), учитывая соотношение (1-74) и подставляя значение Е из (4-121), получаем:

В качестве второго граничного условия примем .- .

р(ш) = 0.; (4-1266)

оно соответствует значению \UJ > фт- в общем выражении (4-166).

Используя корни (4-125) и найдя коэффициенты и Лг с помощью граничных условий (4-126), можно представить стационарное распределение концентрации в следующем общем виде:

sh

qDS r)shKr)2+£2+j/2+2chKr)2+g2 (4-127a)

В случае однородной базы (г] = 0) выражение (4-127а), естественно, переходит в (4-176). При дополнительном условии t, 1 получаем почти линейное распределение (4-17в). Этому распределений) на рис. 4-40 соответствует кривая с параметром т) = 0.

Если пренебречь рекомбинацией в базе, т. е. положить С - О, то распределение приобретает.существенно более простой вид :

hpw 1-е V У

* в случае однородной базы, для которой т) = О, корни имеют значения Si.g=d: При этом выраясенке (4-124) переходит в выражение (4-15) с точностью до члена ро. опущенного в уравнекик (4-122).

-Формулу (4-1276) можно получить непосредственно из (4-127а) либо пола-Гая 1,==оо в исходном уравнении (4-122), либо используя корни (4-125), которые npK.g=:Q имеют значения %x==.2\\lw и 2г=0.



Первый множитель в выражениях (4-127) есть граничная концентрация неосновных носителей для бездрейфового транзистора с тонкой базой [см. (4-17в) при х = 0]. Эта концентрация выбрана в качестве основы масштаба на рис. 4-40 и обозначена через

PD (0).

- Из выражений (4-127) следует, что граничная концентрация у дрейфового транзистора всегда меньше, чем у бездрейфового: р(0)<рд(0).

Режим высокого уровня инжекции имеет у. дрейфовых транзисторов свою специфику, которая состоит в следующем. Поскольку

равновесная концентрация основных носителей спадает вдоль оси X весьма резко (экспоненциально), а концентрация избыточных неосновных носителей Др меняется сравнительно слабо (см. рис. 4-40), то уровень инжекции Ар/По оказывается максимальным не на эмиттерной границе базы (как у бездрейфовых транзисторов), а вблизи коллектора (см. рис. 4-39). Отсюда следует, что с увеличением тока модуляция удельного сопротивления-базы (см. § 2-8) происходит в направлении от коллектора к эмиттеру и что приэмит-терный слой базы модулируется слабее других. Поэтому коэффициент б в выражении (2-69), характеризующий пр и-эмиттерный уровень инжекции, у дрейфовых транзисторов редко превышает единицу даже при больших токах, тогда как у транзисторов с однородной базой значение б достигает 10-100. Соответственно коэффициент инжекции [см. выражение (2-74)] у дрейфовых транзисторов зависит от тока сравнительно слабо.


0,8 x/iu

Рис. 4-41. Распределение неосновных носителей в базе дрейфового транзистора при высоких уровнях инжекции (штрих-пунктиром показано распределение в бездрейфовом транзисторе при низком уровне инжекции).

Распределение инжектированных носителей при высоком уровне инжек-VfiK (рис. 4-41) [65] можно пояснить, исходя из, следующих соображений. Как известно, модуляция удельного сопротивления базы связана с ростом концентрации, о с н о в н ы X носителей, в нашем случае - электронов. Вблизи коллектора, где модуляция максимальна (см. выше), концентрация электронов намного превышает равновесное значение. В результате распределение электронов на модулированном участке оказывается более равномерным, чем в равновесном состоянии, а собственное электрическое поле соответственно более слабым. Иначе говоря, модулированный участок в значительной мере лишен дрейфовой специфики



и подобен базе бездрейфового транзистора. В частности, на этом участке распределение дырок должно быть почти линейным

Все сказанное подтверждается кривыми на рис. 4-41. Рассмотрим типичную кривую с параметром S = 0,1. Ее начальный участок почти горизонтален, поскольку здесь модуляция несущественна и дырки движутся в основном за счет дрейфа в собственном поле базы. Конечный участок кривой почти линеен, поскольку здесь модуляция максимальная, собственное поле практически отсутствует и дырки движутся под действием градиента концентрации с удвоенным коэффициентом диффузии [см. (2-72)]. Промежуточный участок характерен повышенной концентрацией дырок, поскольку в направлении от начального участка к конечному собственное поле убывает, а значит, уменьшается скорость носителей и происходит их накопление. Разумеется, повышенная концентрация р должна быть достаточной для того, чтобы дрейфовая составляющая тока могла пере компенсировать диффузионную составляющую, обусловленную положительным градиентом концентрации на этом участке.


Если дрейфовый тран.зистор работает в инверсном включении, то главная специфика состоит в том, что собственное поле Е препятствует движению носителей, инжектированных через коллекторный переход. С аналитической точки зрения в уравнении (4-122) изменится знак второго члена, а в результирующих выражениях (4-127) коэффициент т] следует считать отрицательным. Соответственно распределение р (х) без учета рекомбинации (4-1276) принимает вид:

a:/w0,8 0,Б 0,4

Рис. 4-42. Распределение концентрации инжектированных дырок в базе дрейфового транзистора при инверсном включении.

(4-128)

где координата х отсчитывается от коллектора к эмиттеру.

Кривые р (х) для инверсного включения показаны на рис. 4-42. Как видим, они существенно отличаются от кривых р {х) для нор-

Напомним, что в транзисторе с однородной базой диффузионный ток при высоком уровне инжекции составляет лишь половину полного тока [см. (2-72) к рис. 2-36, б]. Поэтому на рис. 4-41 асимптотическая прямая с параметром о == оо (общая для дрейфовых и бездрейфовых транзисторов) имеет вдвое меньший накло1Г, чем штрихпуиктирная прямая с параметром 6=0, соответствующая транзистору с однородной базой. Общность асимптотической Рямой fi=oo для однородной и неоднородной баз обусловлена следующим: если концентрации избыточных носителей намного превышают концентрации равновесных, то характер распределения последних (а значит, и характер распределения примеси в базе) не оказывает существенного влияния на распределе-ие избыточных носителей, и это распределение оказывается одинаксжым в транзисторах с однородной и неоднородной базами.



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.