Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Кремниевые планарные транзисторы

..pdf

Скачиваний:

Добавлен:

25.10.2023

Размер:

17.57 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1718 / 3418 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 > Следующая >>>

Глава седьмая

ИМПУЛЬСНЫЕ СВОЙСТВА Т Р А Н З И С Т О Р О В

7.1. Особенности работы транзисторов в импульсном режиме

До сих пор рассматривались свойства транзистора в режиме усиления малых переменных сигналов, когда к эмиттер ному и кол лекторному р-п переходам приложены соответственно постоянные прямое и обратное смещения (активный режим), на которые накла дываются переменные напряжения малой амплитуды. Очень ча сто транзисторы используются в режиме переключения в качестве электронных ключей, основное назначение которых состоит в замы кании и размыкании цепи нагрузки с помощью больших управляю щих входных сигналов. Например, полупроводниковые интеграль ные логические схемы типа ИЛИ—НЕ и И—НЕ, широко используе мые в ЭВМ, содержат транзисторные усилители-инверторы. В от личие от усилителей, в которых транзисторы работают в активном режиме, в импульсных устройствах транзисторы могут работать в четырех различных режимах. Эти режимы характеризуются по лярностями напряжений на р-п переходах и имеют следующие наз вания:

— режим отсечки

(эмиттерный

и коллекторный р-п

переходы

смещены

обратном

направлении,

Ugp.n<.0,

с / к р - п < 0 ) ;

— нормальный

активный

режим

(эмиттерный

р-п

переход

смещен в

прямом

направлении,

Uд

р . п

0, а

коллекторный —

в обратном, Uк р . п

0);

— инверсный активный режим (эмиттерный р-п переход сме

щен

в обратном

направлении Ugp.n<^0,

коллекторный —

в прямом

UKp.n

0);

(эмиттерный

коллекторный

р-п пере

— режим

насыщения

ходы

смещены в

прямом

направлении

Ugp.n>0,

Uup.n>0).

Режим отсечки. В случае режима отсечки источники напряже

ний смещения ЕД§

и E K Q (или ЕКД)

создают обратные

напряжения

смещения

на обоих

р-п

переходах.

В результате через эмиттерный

и коллекторный р-п переходы не протекают инжекционные состав

ляющие тока неосновных носителей	(например, электронов	в
п-р-п приборах) (3.23). Следовательно,	коллекторный переход	не

управляется эмиттерным током I Д. Через переходы протекают весь

ма малые обратные токи	/ Э б ои ^кбо.	которые для кремниевых пла
нарных транзисторов при комнатной		температуре обычно	достига
ют значений /Э бо, /К бо =	0,001—0,1 мкА, для маломощных		высоко
го

частотных приборов (S а, 5 К	= 10~4-4- Ю - 3	см2)	и	Iа60,	/ к б 0 =
1-4-100 мкА для мощных	приборов (S а, 5 К	=	Ю - 2	-4- Ю - 1 см2 ).

Природа этих обратных токов в настоящее время достаточно хорошо изучена. В кремниевых приборах при невысоких температурах обычно имеет место тепловая генерация электронно-дырочных пар

в области р-п переходов		с последующим		разделением носителей
электрическим полем.		Согласно теории Ca—Нойса и Шокли
[93],	эти обратные токи	вычисляются	по	простым	формулам [531
	I**	= q S . n -	^ ^	,	(7.1)
			ХІ
	U o = q S ^ ^ P : { l J « 6			) ,	(7.2)
где S3	и SK —площади,	a 563P-N(U36)	и £К	P-N(UK6)	— ширина эмит

терного и коллекторного р-п переходов соответственно. Величины

%'І = (Хро п[ +т„о p'i)l2nh			xi =.-- {х'ро гі[ + х'по р])/2пі	— времена жизни
в собственном полупроводнике при наличии				рекомбинационных
центров	в	эмиттерном и	коллекторном р-п переходах с концен
трацией	NT	и энергетическим положением § t ;

T „ , = . [ S „ Ö „ J V , ] - ' , v = [ s , ; „ « , ] - • ,

Sp, Sn — сечения захвата дырок и электронов рекомбинационным центром; ѵп и ѵр — средняя тепловая скорость дырки и электрона. Времена жизни х[ и х'[ являются трудно контролируемыми пара метрами в процессе изготовления приборов, поскольку они весьма чувствительны к малейшим загрязнениям таких металлов, как Au, Си, Ni и Fe. Обычно значения величин т/, х'[ лежат в пределах

т/, х- = Ю-6 -4-10-8 с.

Как известно, диффузия золота, проводимая на заключитель ном этапе изготовления кремниевых переключающих транзисторов для улучшения быстродействия, приводит к увеличению обратного


тока / к б 0 почти на порядок по сравнению с аналогичным									прибором
без золота, так как величина т р 0 +				хп0	убывает			с ростом концентра
ции атомов	золота	по	формуле	[37]		хр0 +		хп0 = 1,2-	108/Л/гди с >
причем обычно NAU		— Ю1 4 -4- 1015		см - 3 .
Обратные	токи	/ э б 0	и / к о 0 растут			при	увеличении		обратного
смещения Uэб	или	UKQ,	поскольку		ширина		переходов и, следова

тельно, объем, в котором имеет место генерация носителей, увеличи


ваются с		напряжением.		Так,	например,		для коллекторного			р-п
перехода		% к р . п	зависит	от	напряжения		UK6	= UK	Р.П по фор
муле	(3.20), из		которой	видно, что при		достаточно			больших	Ulto
(I UK0	I >	3 - 5	В) 56к р	. п «	j / 2 e e 0 \| i	/ K 6 \| / ^ d K		~	f\Ü^\.

171

Тогда на основании формулы (7.2) можно сделать вывод, что

при больших напряжениях		\| ( 7 к б \|	обратный	ток коллектора		/ к	б „
изменяется по закону	/ к б 0 ~	~]/~\	с 7 к б \| . Для	эмиттерного	р-п	пере
хода обратный ток / э б 0	зависит от смещения			Uэ б по закону	/ Э	б 0	~

~I £ / э б |7«* 7», поскольку эмиттериый р-п переход при обратном

смещении не является строго ни ступенчатым, ни линейным.

В германиевых транзисторах	обратные токи / Э б о и ^кбо обус
ловлены в основном тепловой	генерацией электронно-дырочных

пар не в р-п переходах, а в объеме и на поверхности р- и п-слоев.

Например, для р-п-р германиевого дрейфового транзистора

с высо-

коомным р-коллектором обратный

ток

/ к

б 0

вследствие

генерации

в объеме базы и коллекторного слоя равен [53]

/кбо =~qSK (-^-пр

+ ~

рп\

qSK—

пр,

(7.3)

поскольку

пр

n]lNaKypn

= nflNd6,

где

рп

Nd6

—

средние

концентрации дырок и доноров в базе.

В кремниевых планарных транзисторах равновесная концен

трация неосновных носителей в любой

области

гораздо

ниже, чем

в германиевых приборах, так как при

Т =

300 К

для

п\ —

— 6 • 1026

с м - 3 ,

для Si nf

= 2-102 0

с м - 3 ,

т. е. на 6 порядков

меньше.

Отношение составляющих обратного тока (7.2) и (7.3) для крем

ниевого п-р-п

транзистора

равно

ген

га-обл

Xi ГЦ

J Q

3 ^

' к ген в р-п

п е р е х о д е

р-п ( ^ к б )

^р

^ d n

поскольку

п-і =

1,4-1010 см"3 ,

NdK

5-101 4 — 5• 1015

см-",

%"іІХр > 10, Тр А ;

10-6-=-10-8 с,

Dp «

10см2 /с

и 2 Н Р

. П > Ы 0 " 4

см.

Следовательно, для кремниевых транзисторов генерацией в объеме высокоомного коллекторного слоя можно пренебречь по сравнению с генерацией в коллекторном р-п переходе при Т та 300 К. Очевид но, этот вывод тем более справедлив для эмиттерного р-п перехода, так как разница в концентрациях примесей в эмиттерном и базовом слоях на 2—4 порядка больше, чем в высокоомном слое.

При повышенных температурах концентрация носителей в соб ственном кремнии ПІ растет в соответствии с графиком (6.2) и обе составляющие обратного тока коллектора становятся сравнимыми. Например, при Т = 400 К (+130° С), nt — 101 3 с м - 3 и / к г е н в п . о Ѳ л «

~	I
^	1 к г е н в р-п п е р е х о д е -

Чрезвычайно малый вклад в обратный ток / к б 0 кремниевых приборов дает также поверхностная генерация на высокоомном кол лекторном слое. Действительно, для п-р-п транзистора согласно [53]

(7.4)

172

где s — скорость поверхностной рекомбинации; Sr — площадь коль ца вокруг коллекторного р-п перехода на поверхности я-слоя ши риной, равной диффузионной длине L p = | / D P T p дырок в этом слое.

Для кремниевых планарных триодов с термическим

окислом

на поверхности коллекторного слоя величина s

согласно

результа

там

исследований в

работах

[94,

95]

обычно

достигает

значений

10—1000 см/с.

С помощью

формул

(7.4) и (7.2) находим от

ношение

/ u s

п. ST'.

i t

< 1 0 - 4

Л< ген в р-п

п е р е х о д е

^dv.

р-п

( ^ к б )

для

типичных

значений

s =

103 см/с,

х\

= Ю - 6 с ,

Хк p.n(UK6)

1 • Ю-4

см,

Ndl{

= 1015 см-3

Sr/SK

= 1 (обычно Sr «

SK ,

ибо

L p «

(10—30) Ю - 4

см,

а линейные

размеры

коллекторного

р-п

перехода обычно превосходят

100 X Ю - 4 см). Итак, поверхност

ной генерацией также можно пренебречь по сравнению с генераци ей в р-п переходе.

Следует заметить, что в процессе производства кремниевых транзисторов иногда встречаются приборы с повышенными значе ниями обратных токов /Э бо и /К боТакие аномальные значения со гласно данным Шокли [96] обусловлены наличием включений ме таллов Au, Си, Ni и других, высадившихся на дислокациях, внутри р-п переходов. Отжиг таких дефектных транзисторных структур при высоких температурах (Т « 1000° С) и при наличии фосфорноили боро-силикатных стекол вызывает быструю диффузию атомов этих металлов и захват их стеклом, ибо коэффициент диффузии их

довольно	высок: D «	Ю -	6 — Ю - 7 см2 /с. В результате	удается	зна
чительно	(в 10—100	раз)	уменьшить обратные токи	/ э б 0 и	/ к б 0
у таких транзисторных структур.

Активный режим. Нормальный активный режим транзистора рассматривался в гл. 3. Согласно формуле (3.23) эмиттерный и кол лекторный токи экспоненциально зависят от напряжения на прямосмещенном эмиттерном р-п переходе и очень слабо зависят от обрат ного коллекторного напряжения

ика	я и к э .				lK		Область	насыщения
	Выходные		вольтамперные		ха
рактеристики в			активном режиме			^	Активная		оаласпгь
для	кремниевых			транзисторов,		^		—	fss
включенных по схеме с общим эмит						->?
тером, имеют вид, показанный на						->?
рис.	7.1.	Кривые		представлены				'	Л>
Рис. 7.1. Выходные вольтамперные					ха-				Увг
Рис. 7.1. Выходные вольтамперные					ха-
рактеристики		для	низковольтных		тран-	Q			у
ЗИСТОрОВ. ( / б 4 > ^ б З > / б 2 > ^ б і )									3

173

для разных значений постоянного базового тока, задаваемого от

генератора тока в цепи эмиттер—база.

Наклон

выходных

характе

ристик dIK

ldUKa

можно вычислить следующим образом:

d!K

dBCT

. —

'б——

/ g =

c o n s t

dUK

'гб. - c o n s t

dU, 'ко

dyn

7/7 ßn

б>

(7.5)

dUw

db'Ka

ß*

0 - Y » ß«)a

если воспользоваться выражением (3.28) для ß C T . В

случае транзи

сторов, в которые не проводилась

диффузия

золота,

как указы

валось в §3.4, коэффициент

переноса Р>п можно считать равным 1.

Тогда формула

(7.5) упрощается:

diu

dUKa

/ . = c o n s t

0 - Y J Y « D U ™

Подставляя

в последнее

равенство

выражение

(3.57) для уп,

с учетом

(3.58)

получаем

/к Na« V2™o/qNdK

L\ N-1 (*„„)

/ « =

const

/ ф к к + І ^ к э І З . 4 {1

-exp

•(xZ-XBo)V-Ld/La)ILd)]}

(7.6)

При

выводе

формулы

(7.6) мы приближенно

считали, что

I с/к р.„ I =

I £УКЭ

I — и э

р . п — / „ Я К

Ä: I (7К Э I — иэр.п,

т. е. пренебрегали

при

малых

токах

/ к

омическим

падением

напряжения

UKс л —

= IKRK

на

высокоомном коллекторном

слое.

Кроме

того, пола

гали, что

2^o(<fKK

+ \UKp.n\)

2 е е 0

( ф к

к р-п

4Nd« Ll

ибо

при типичных

значениях

А^к =-(0,5 — 5,0) • 1015

с м - 3 , L a —

= (0,15 - 0 , 2 0 ) W6Q,

1Гб 0 =

0,5 -f- 2,0 мкм, Ф к

к + | UKр.п

I > 1В

| 2 е 8 о ( ф к к f

\UKp„n\)lqNdKLl>\Q.

Из (7.6) можно найти выходное дифференциальное

сопротивле

ние

транзистора

^9 9

dUKa

У ф :пк "

UKa\

3,4УѴ„ (дсьо)

dl»

c o n s t

IKNDKV~2eeo/qNdKLa

1 —ехр

х'э—хя0

(7.7)

При

выводе формулы (7.7) при достаточно больших

коллекторных

напряжениях (| (7 К Э | > 1 В) полагали приближенно, что

Фкк + 1 ^ к Р - п 1 = Фкк +

1 и к а \ — Uэ р-п

lt/иэі-

174

Согласно формуле (7.7) выходное сопротивление					г 2 2		обратно
пропорционально коллекторному току		/ к и растет с			напряжением
на коллекторном р-п переходе пропорционально				]/срі ; к +		\| UK р.п		\|.
При токах /,(=14-100 мА и напряжениях				\| ( 7 к р . „ \| ^ 1				В
величина г 2 2 = 100	1 кОм, поскольку
	хэ	— *во	I ^	Ld_		ïlOO
	1 —ехр	Ld	\	L a

при обычных значениях Na(xa0)lNdH(3—10)-				102 и L a		—	(0,15	—
0,20) Wü0.						\UKa\
При достаточно	больших токах / к	и напряжениях						на
клон выходных характеристик dIJdUK3		будет больше,'чем					наклон,
определяемый по формуле (7.6), а выходное				сопротивление				г 2 2
меньше, чем следует из формулы (7.7), не учитывающей							разогрев
транзистора протекающим током. Подробно			термические				эффекты
в кремниевых транзисторах рассмотрены в			гл.	10.

Инверсный активный режим. Данный режим работы в отличие от нормального активного режима характеризуется весьма малыми коэффициентами передачи тока at — 0,1—0,3 и B c r i < 1, что не позволяет использовать кремниевые планарные транзисторы в та ком режиме в обычных усилительных схемах. Причины существо вания таких малых значений коэффициентов усиления по току за ключаются в следующем.

Площадь коллекторного р-п перехода всегда значительно боль ше площади эмиттерного р-п перехода ( 5 К > 3 — 5 5 э ) , так что об ратно смещенный эмиттерный р-п переход может собирать только малую часть инжектированных из прямо смещенного коллекторно го р-п перехода электронов (в случае п-р-п триода). Кроме того, база всегда сильнее легирована, чем высокоомный коллекторный слой я-типа, из которого инжектируются неосновные носители — электроны, так что коэффициент инжекции электронов из коллек тора будет значительно меньше единицы (упі < 1). Далее, в базе для электронов, движущихся в эмиттер, существует тормозящее поле [формула (3.76)], которое в нормальном активном режиме было ускоряющим. Это тормозящее поле, очевидно, будет уменьшать ко

эффициент переноса рпі.	Точный расчет токов I э і и Ікі,	а следова
тельно, и коэффицинетов	усиления at и ß C T i , весьма	сложен, так

как при этом необходимо учитывать неравномерность инжекции


электронов	по площади коллектора.
Следует	также отметить, что в инверсный активный		режим
транзистор	обычно переходит из режима насыщения, для		которого
весьма типично		наличие большого уровня инжекции электронов
в высокоомном		слое и в части базы, прилегающей к коллекторному

р-п переходу. Возникновение большого уровня инжекции приводит к исчезновению тормозящего поля -в этом участке базы. Все это также значительно усложняет решение многомерной задачи о рас-

175

пределении подвижных носителей в транзисторе, находящемся в инверсном активном режиме. Можно, однако, отметить из качест венных соображений следующую особенность данного режима ра боты. При малых уровнях инжекции

Хехр

QVT

(^l\^NdK-Na(x"K),

п {х'к)

пр (4) ехр І^)

= —

Х е х р ( ^ ) « Л /

а ( Х к ) - ^ к

9Фг /

и,

следовательно,

как и в обычных диодах,

токи Іаі,

Ікі

зависят

от напряжения

по закону Іді,

І к і

~ ехр

{UKp-n/qq>T).

В случае

больших

уровней

инжекции

р(х'^)>

NdK

— Na

(х«)

и п ( Х к )

> Na(х'к)

— NdK.

Это означает,

что

потенциальный барьер

коллекторном

р-п переходе

исчезает

зависимость

токов

Іді,

Ікі

от напряжения UKp.n

должна

быть

более слабая, чем экспо

ненциальная ехр

(UKp-n/qq>T).

Режим насыщения. В этом режиме работы транзистора на эмит

тер ный р-п переход подается прямое напряжение смещения (Ug р.п

0), а на коллекторном р-п переходе возникает прямое напряжение

смещения

(UK

р.п

> 0). Для

лучшего

понимания

возможности

возникновения таких полярностей напряжений на переходах рас смотрим транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером с ис точниками регулируемого эмиттерного напряжения £ э 6 и постоян

ного коллекторного напряжения ( і : К э = const).	В цепи коллектор—
эмиттер включено сопротивление нагрузки Rn.	Если Е д б > 0 и до

статочно мало, то в цепи эмиттера протекает ток / э , а в цепи коллек тора — ток сс/к . При этом напряжение коллекторной батареи равно сумме падений напряжений на обратно смещенном коллектор

ном р-п переходе UK р . п ,		омического падения напряжения				на вы-
сокоомном слое UK с л	и на сопротивлении нагрузки R H :
•^кэ = I	р-п I +		Uк сл + Uэ р-п Л- Ун — I и к р . п		I - f
	+	L	R K + U 3 p n	+ U R n ,	"	(7.8)
где R K — сопротивление			растекания	высокоомного	слоя	(в сплав

ных бездрейфовых транзисторах R K пренебрежимо мало вследствие высокой концентрации примесей в коллекторном слое). При увели чении эмиттерного смещения Еэ б возрастает ток / к и увеличивается падение напряжения на сопротивлениях R K и R H . При некотором токе / к = / к падение напряжения на коллекторном р-п переходе

176

обращается в нуль (£/„р . п = 0). Следовательно, из (7.8) можно найти


	I^(EK,-U3p.n)/(RK		+ RH).		(7.9)
В кремниевых	низковольтных		транзисторах типа		КТ312,
КТ603 с пробивным напряжением с/Кбо ^				50 В толщина высокоом-
ного коллекторного	слоя lnQ	невелика (Іп0		да 10 мкм), а	удельное
сопротивление этого слоя р„ меньше			5 Ом-см. У этого типа тран
зисторов Rк да 10 Ом <^ Ru,		и ток коллектора перестает расти при

дальнейшем увеличении эмиттерного тока ( / э > Гк). В маломощных высоковольтных кремниевых приборах типа КТ602, КТ604, КТ605

(с	пробивным напряжением	£ / к б 0 ^ 150 В, / п 0 =	40—150	мкм,
р п	^ 10 Ом• см) сопротивление	коллекторного слоя	достигает весь
ма	больших значений: RK = 200—500 Ом. Поэтому при RH			œ RK
в этих транзисторах увеличение эмиттерного тока			(Іэ >	вызы

вает дальнейший рост коллекторного тока до предельного значения

Ік ~ (Еко	—	Uap-nlIR^.	(7.10)
Возрастание коллекторного	тока до предельного		значения /«,

наблюдаемое всегда экспериментально, легко объяснить, если до пустить возможность модуляции сопротивления высокоомного слоя в результате появления прямого смещения на коллекторном р-п переходе (UK р . п > 0) и возникновения большего уровня инжек ции неосновных носителей в этом слое. С целью выяснения явлений,


имеющих			место в планарных транзисторах	при токах	эмиттера
/ э	>	/к, І'к, рассмотрим направления протекания тока в коллекто
ре,	изображенные на рис. 7.2. Электроны,			инжектированные из
n-эмиттера			(в случае п-р-п транзистора), пролетают через область
базы,		коллекторный р-п переход, затем через высокоомный				слой
и	достигают низкоомного п+ -слоя. Поскольку / э > / к .				то	через
«+-СЛОЙ в коллекторный вывод уходит электронный ток					а часть

электронов (/ э — /к)/<7 протекает через п+-слой параллельно коллек торному р-п переходу, затем через высокоомный слой и инжекти руется в базу р-типа. Очевидно, инжекция из части коллекторного


р-п	перехода за пределами								площади эмиттера возможна при нали
чии прямого				смещения			U s		p . n	на этом переходе. Таким образом,
при	/ к	= /к = а / э				активная				часть
коллекторного р-п перехода (непо
средственно				под эмиттером)						нахо
дится		при			нулевом			смещении
(UK	p.n	= 0,)		а	пассивная			часть (за
пределами			площади эмиттера) под
обратным			смещением				UK р.п			< 0.
Рис.	7.2.	Потоки			электронов				в	п-р-п
транзисторе			в	режиме		насыщения.

177

При /„	= /к и	I Э > /к весь коллекторный р-я переход оказы
вается под	прямым	смещением (Uк г . п > 0). Итак, в режиме на

сыщения мы имеем прямое напряжение смещения на обоих перехо дах: с / э р . „ > 0 и UK р . п > 0. Напряжение на клеммах эмит тер—коллектор теперь будет равно разности напряжений на этих

переходах, включенных

навстречу

друг

другу,

плюс падение

на

пряжения на модулированном сопротивлении коллекторной

толщи

сл (^к)-

UKS

h ~

Уэр-п

— UKр.п-\-UKCn

(Iк),

(7.1

la)

где

/ к < / к < / к .

(ІК

— /,<) напряжение

UK5 н

начале

режима

насыщения

будет,

очевидно, максимальным,

так как UKР.П

— 0,

UKCN(IK)

IKRK—

мак симально. Следовательно,

^кэні,

_ r

= Uap-n

I*RK.

(7.116)

режиме

глубокого

насыщения

( / „ >

/к)

напряжение (7К Э Н

весьма незначительно

( [ / к э н

< 0 , 1 В),

так

как

теперь

икр.пти

œ иэр.п>0,

a І 7 к с л ( / к )

также

мало

вследствие возникновения

большого уровня инжекции неосновных носителей в коллек торном слое:

Р ( * № „ > 1 , п(х)жр{х)	+	NdKœp(x).
Происхождение термина «режим	насыщения» становится по

нятным, если учесть, что коллекторный ток достигает предельного

значения или значения насыщения	определяемого	формулой
(7.10).
Область насыщения всегда отчетливо проявляется на выходных
характеристиках транзисторов ІК = ІК	( с / к э ) / б в схеме	с общим

эмиттером, когда значения базового тока /д задаются с помощью генератора тока. На рис. 7.1 показаны две области, соответствую щие разным режимам работы низковольтных транзисторов: актив ная область, где ток коллектора весьма слабо зависит от обратного коллекторного напряжения (UK р.п < 0) [см. (3.23)], и область насыщения, в которой ток / к возрастает от 0 до почти постоянного значения / к = ß C T / e для каждого тока базы / б . На рис. 7.3 для сравнения показана взятая из работы [97] выходная характеристика для высоковольтного кремниевого транзистора с достаточно высокоомным коллекторным слоем. В этом случае область насыщения су ществует в широком диапазоне напряжений 0 < U K g i i < 7 В и со стоит из двух четко выраженных участков с разным наклоном на вольтамперной характеристике. Очевидно, что столь большие зна чения напряжения £/к э н « 5—7 В в режиме насыщения для вы соковольтных приборов обусловлены падением напряжения на высо коомном коллекторном слое, сопротивление которого сильно моду лировано подвижными носителями на начальном участке.

178

Рис. 7.3. Выходная вольт-					Область	насыщения		Активная
амперная характеристи					Область	насыщения	х	Активная
ка	для	высоковольтных						область
транзисторов			с	широким
высокоомным			слоем.
					U о
	Эберс и Молл [981
в	1954	г. предложили			0,8
рассматривать				сплав	0,8
рассматривать				сплав	fis'	-<к^к\|т	-о
ные транзисторы в ре					fis'	-<к^к\|т	-о
жиме		насыщения как
совокупность				двух	О,"
прямо смещенных р-п
переходов — эмиттер					2,0	%0		і/кз,в
ного и коллекторного,

которые одновременно инжектируют в базу неосновные носители. Таким образом, в режиме насыщения работают как бы два незави

симых транзистора — нормальный с обычным коэффициентом пере
дачи а	(эмиттер инжектирует, a коллектор собирает неосновные но-
, сители)	и инверсный с коэффициентом передачи а/ (коллектор ин

жектирует, a эмиттер собирает неосновные носители). Коэффициент

передачи тока в нормальном активном режиме а всегда	значитель
но больше инверсного коэффициента а{, так как площадь коллекто
ра 5к всегда в несколько раз больше площади эмиттера 5 э	и поэтому

не все носители, инжектированные из коллектора при работе в ин версном активном режиме, попадают в эмиттер. Этот подход можно считать оправданным для сплавных транзисторов, в которых эмит-

терный и коллекторные слои сильно легированы							{Nа «	1019 см - 3 ),
а база высокоомная		(Nda	œ	1015 см- 3 ).	В	кремниевых		планарных
транзисторах	коллекторный			слой более		высокоомный,		чем база
[Nак%ЪЛ01Ъ	см - 3 ,	Na	(х) «	1017 -і- 1016		см3 ),	поэтому	в режиме
глубокого насыщения		коллекторный р-п			переход исчезает, а в кол

лекторном слое происходит накопление подвижных носителей (р (х), п (х) > Na«)- В этом случае использование простых уравне ний Эберса—Молла [98], особенно для высоковольтных приборов, нельзя считать полностью оправданным.

Впервые влияние высокоомного слоя на вид выходных харак теристик в режиме насыщения экспериментально наблюдалось в ра боте [971; теория возникновения двух участков на этих кривых рас сматривалась в [99] при допущении одномерности потоков носите


лей	в коллекторном			слое.
щих	Напряжение £/к я			„ является важным параметром		переключаю
	транзисторов.		При работе		в ключевых схемах напряжение
насыщения UКэ н должно быть достаточно малым (UK3H<^						0,1	В). Па
раметр		и к э п зависит от токов / к н			и IQ И конструктивных		параме
тров транзистора S3,				tn0, рп. Представляет большой		практический
интерес		получить	в	явном виде	зависимость / к н =	I к	(UK9S)\і.,

<<< < Предыдущая 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1718 / 3418 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ

#
19.10.20233.84 Mб10Креймер, М. Б. Машинист вращающейся печи.pdf
#
19.10.20234.03 Mб18Креймер, М. Б. Машинист цементных мельниц.pdf
#
19.10.20233.35 Mб8Креймер, М. Б. Обслуживание и наладка пылеулавливающих установок цементного производства.pdf
#
29.10.20237.46 Mб14Крейндлин Л.Н. Конструкции и производство щитовых дверей.pdf
#
19.10.20232.69 Mб13Кремень, З. И. Доводка плоских поверхностей.pdf
#
25.10.202317.57 Mб21Кремниевые планарные транзисторы..pdf
#
22.10.202318.68 Mб8Кремс, А. Я. Условия формирования и закономерности размещения залежей нефти и газа.pdf
#
25.10.202316.58 Mб7Кретович В.Л. Введение в энзимологию.pdf
#
25.10.202315.86 Mб23Кржижановский Р.Е. Теплофизические свойства неметаллических материалов (окислы) справ. кн.pdf
#
29.10.20238.06 Mб8Кривандин В.А Керамические рекуператоры.pdf
#
19.10.20233.31 Mб5Кривенко, Е. И. Технологические процессы на предприятиях автосервиса.pdf