Основы теории фотопроводимости - Роуз А.
Скачать (прямая ссылка):
(6.20)
Подставив (5.20) в (5.17), получаем T0 neL
G~ Tr (kTje) Ctb (5-21)
р m tT/e kT/e .
величина RkT представляет собой сопротивление фототриода при малых напряжениях порядка приложенных к фототриоду. Преобразовав (5-21), hq-
6 A- Po73 114 ,
Глава 5
Лучаем выражение для произведения коэффициента усиления на ширину полосы:
Как видно из (5.22), произведение коэффициента усиления на ширину полосы для фототриода совпадает по форме с тем выражением, которое получено ранее в § 1 для обычного фотопроводника. Но это справедливо только для напряжений, не превосходящих kT/e. При больших напряжениях сопротивление фототриода, определяемое как отношение коллекторного напряжения к току коллектора, так же как и дифференциальное сопротивление, существенно превышает величину RhT. Однако при постоянной длине L коэффициент усиления и время фотоответа остаются неизменными. Следовательно, выражение (5.22) остается справедливым и при напряжениях, больших чем kT/e. Но при высоких напряжениях Rkr уже не равно сопротивлению прибора, и его следует заменить большей величиной. Иными словами, для того чтобы правая часть (5.22) оставалась постоянной, надо ввести в числитель множитель М>1.
Произведем формальную замену произведения RhrCeb на выражение RC для перехода база—коллектор при напряжениях, больших по сравнению с kT/e. При этих напряжениях мы определяем R как отношение коллекторного напряжения к току коллектора. Мы предполагаем также, что коллекторный ток Приближенно насышается при напряжениях, больших чем kTfe. Следовательно,
Кроме того, при напряжениях, больших чем Vn (контактный потенциал между п- и р-областями), емкость перехода база — коллектор равна
(5.23)
(5.24) Произведение усиления на ширину полосы. Часть Il 115
Из (5.23) и (5.24) следует, что
RbrCeb =* Rvcьс е • (5-25)
Наконец, подставив (5.25) в (5.22), получаем
где
m kT/e •
Для V=IQe и Vtj- і в M = WO т\р« коииатной температуре.
§ S. Сравнение фотопроводниковых и полупроводниковых усилителей
Механизмы усиления тока в полупроводниковых триодах и в фотопроводниках в принципе одинаковы (см., например, работу Джонсона и Роуза [2]). В обоих случаях неравновесные носители вводятся в объем межад SMOTTftpow % холлентором на время т, которое больше времени пролета Tr, так что усиление тока равно G-XjTr. Для полупроводниковых триодов (и вакуумных триодов) выражение для произведения коэффициента усиления на ширину полосы получено в общем виде [2]:
0ДЙ=2И7. <5-27>
где Tr—Время пролета между эмиттером и сеткой '). Время пролета между сеткой и коллектором В обШАМ случае меньше времени пролета между эмиттером и сеткой. При этом для большинства, если не для всех полупроводниковых триодов определяющим временем пролета (с точки зрения наилучшего управления триодом) является время пролета через элемент
') Термин «сетка» автор использует а качестве общего обозначения управляющего электрода для усилителей любых типов. В случае полупроводникового триода роль сетки играет базовый контакт. — Прим. ред.
8* 116 ,
Глава 5
объема, в котором содержится либо слой, обедненный носителями, либо слой, в котором протекают токи, ограниченные ¦ ?>бъемным зарядом, либо, наконец, слой, падение напряжения в котором соответствует порогу области токов, ограниченных объемным зарядом. Мы показали, что при отсутствии уровней прилипания время пролета равно постоянной времени RC-Tpen в области токов, ограниченных объемным зарядом. Время пролета через обедненный носителями слой в отсутствие насыщения дрейфовой скорости также равно постоянной времени RC полупроводника до образования этого слоя. Это следует из того, что для получения обеднения или, напротив, удвоения концентрации носителей в данном объеме требуется одинаковое по величине электрическое поле. Короче говоря, есть все основания для того, чтобы писать выражение (5.27) для полупроводникового триода в виде
где RC оценивается для области эмиттер — сетка, а не для области сетка — коллектор.
Выражение (5.28) имеет тот же вид, что и выражение (2.19), полученное для фотопроводника, за исключением того, что в (5.28) отсутствует множитель M Поскольку физика процесса усиления одинакова для обоих типов приборов, естественно, возни-каеі вопрос: почему множитель M присутствует в одном случае и отсутствует в другом. Это можно понять, если учесть, ЧТО ДЛЯ фотопроводника Трел оценивается для однородной области между эмиттером и коллектором. Фотопроводник фактически обладает распределенной сеткой вследствие равномерного поглощения света в пространстве между эмиттером и сеткой. С Другой стороны, Трел или постоянная времени RC для полупроводникового триода определяется для области эмиттер — сетка, ио не для области сетка— коллектор. Это возможно потому, что сетка локализована. Если оценивать Tpen для триода в области сетка — коллектор, то получится много большее значение, чем в области эмиттер — сетка, и придется
GAB =
2я RC
(5.28) Произведение усиления на ширину полосы. Часть II 115
