Физика полупроводников - Бонч-Бруевич В.Л.
Скачать (прямая ссылка):
Ь = Г = Г+Г+Г (4-2)
le lpeilneilr
называется эффективностью эмиттера. Качество эмиттера тем лучше, чем ближе |е к единице.
Вследствие рекомбинации в базовой области, дырочный ток, достигающий коллекторного перехода, ipc < ipe. Влияние рекомбинации в базе можно охарактеризовать коэффициентом передачи дырок
Р = Г- (4-3)
1ре
Он тем ближе к единице, чем меньше отношение w/Lp.
И, наконец, следует учесть, что полный ток коллектора тоже имеет дырочную и электронную составляющие. Поэтому, если
&=Г = ГТГ’ (4-4)
1с 1рс^1пс
то полный ток коллектора ic = ipc/%c- Величину 1/?„ иногда называют «собственным коэффициентом усиления тока коллектора».
Пользуясь этими понятиями, коэффициент а можно представить в виде
288
ВЫПРЯМЛ. И УСИЛЕН. С ПОМОЩЬЮ р — «-ПЕРЕХОДОВ [ГЛ. VIH
Отметим, что в биполярных полупроводниковых триодах толщину базы стараются сделать по возможности малой по сравнению с длиной диффузии, так что при положительном потенциале эмиттера концентрация дырок в базе бывает намного больше равновесной их концентрации. Поэтому обычно ipc ;> inc и, соответственно, можно положить ~ 1.
Так как < 1 и (J < 1, тоиа<1. Таким образом, в рассматриваемой схеме с общей базой получить усиление тока нельзя. Однако изменения напряжения на нагрузочном сопротивлении в цепи коллектора Аис — Rckic при большой величине Rc могут быть значительно больше изменений напряжения эмиттера Аи,,, т. е. усиление по напряжению может быть значительно больше единицы.
Через базовый электрод триода протекает также некоторый ток ib, равный
iff “ lg ic, (4.6)
Этот ток обусловлен электронными составляющими токов ine и inc, а также рекомбинацией дырок и электронов в базе, так как для
Рис. 8.8. Полупроводниковый триод в схеме с общим эмиттером.
Рис. 8.9. Полупроводниковый триод в схеме с общим коллектором.
поддержания этой рекомбинации необходим постоянный приток электронов в базовую область. При \е = %с — р = 1 мы имели бы ib = 0. В реальных триодах ib Ф 0. однако i„ ie, ic.
На рис. 8.8 и рис. 8.9 показаны две другие возможные схемы включения триода.
В схеме с общим эмиттером (рис. 8.8) управляющим током является ток базы ib, а током в выходной цепи — ток ic. Соответственно
ГЕТЕРОПЕРЕХОДЫ
289
коэффициент усиления тока в этой схеме ае определяется как
' (4-7)
vA(*-4brx = const
Для схемы с общим коллектором (рис. 8.9) коэффициент усиления тока есть
<4-8>
В отличие от схемы с общей базой, усиление по току в двух последних схемах может быть значительно больше единицы. Это происходит потому, что управляющий ток в этих схемах ib намного меньше выходного тока ic или, соответственно, ,ie. Поэтому значительным изменениям выходного тока соответствуют только малые изменения управляющего тока.
Количественная теория биполярного триода получается при использовании основных уравнений, приведенных в § VII.3 (уравнений непрерывности и уравнения Пуассона), и условий на границах каждого из р—/I-пере ходов. Для тонких переходов эти граничные условия имеют вид (VII.6.1). Отсюда можно найти распределение дырок (электронов) в области базы и вычислить токи ie, ic как функции напряжений на эмиттере и коллекторе ие, и,. относительно базы. А это позволяет определить все параметры полупроводникового триода как активного четырехполюсника. Однако мы не будем останавливаться на этих довольно длинных расчетах, которые можно найти в руководствах по полупроводниковым приборам [1, 2].
Рассмотренный выше качественно биполярный триод представляет собой, конечно, лишь один из типов полупроводниковых усилителей, основанных на использовании явления инжекции. Имеются и другие полупроводниковые устройства, предназначенные для тех же целей. Некоторые из них основаны на других принципах и не используют явление инжекции вовсе. Помимо рассмотренных выше туннельных диодов, сюда относятся так называемые полевые транзисторы (в которых для управления током в выходной цепи используют модуляцию толщины слоя объемного заряда с помощью входного напряжения) и другие приборы.
§ 5. Гетеропереходы
До сих пор мы рассматривали р—/г-переходы, образованные в одном и том же монокристалле путем соответствующего распределения примесей. В таких переходах (часто называемых гомопереходами) по обе стороны от границы раздела р- и «-областей мы имели одну и ту же решетку кристалла с одинаковыми характеристиками (шириной запрещенной зоны, электронным сродством и т. п.). Сейчас мы коротко остановимся на контактах двух различных полупроводников (гетеропереходах).
