Физика полупроводниковых приборов Книга 1 - Зи С.
Скачать (прямая ссылка):
впервые описанным Шокли, Пирсоном и Хайнсом [39]. В то время такая
структура называлась нитевидным транзистором. В процессе развития прибор
имел объемную структуру, затем диффузионно-планарную и, наконец,
эпитаксиально-планарную. Изменялось и его название от "диода с двойной
базой" до последнего - "однопереходного транзистора" [40-44]. Его
упрощенная конструкция приведена на рис. 38, а. Два омических базовых
контакта называются базой 1 (В1) и базой 2 (В2). Между контактами В1 и В2
расположен р-"-переход, называемый эмиттерным.
Эквивалентная схема однопереходного транзистора приведена на рис. 38, б.
При нормальных условиях работы вывод В1 заземлен, а на базу В2 подано
положительное напряжение смещения VBB (рис. 38, а). Сопротивление между
В1 и В2 обозначим через RBB, между В2 и А - через и между А и В1 - через
RBl (#вв = = Rm 4- Rbi)- Величины Gp и Gn - избыточная дырочная и
электронная проводимости между эмиттером и В1. Внешнее напряжение VBb
задает ток и электрическое поле вдоль полупроводникового стержня и
приводит к появлению напряжения на "-области эмиттерного перехода,
которое составляет г)-ю часть приложенного напряжения VBB. Коэффициент г)
называют вну-
Рис. 38. Однопереходиый транзистор.
в " упрощенная конструкция и схема включения; б - эквивалентная схема.
Омический
KOh----------- v -----------
Тиристоры
249
Область
Тачка
минимума насьицения
Область отрицательного сопротивления ^очка
/максимума
"- vc
'О&ласт^^^Х-отсечки ?
Рис. 39. Вольт-амперная характеристика и условное обозначение
однопереходного транзистора.
тренним коэффициентом деления, и для него можно написать выражение
^ТЙГП5Г = &- <69>
Когда эмиттерное напряжение VE меньше цУвв, эмиттерный переход смещен в
обратном направлении и в цепи эмиттера протекает лишь небольшой обратный
ток насыщения. Если напряжение VE превышает на величину, равную
прямому падению
на эмиттерном переходе, в стержень инжектируются дырки. За счет
электрического поля внутри полупроводникового стержня дырки будут
двигаться по направлению к базе 1, увеличивая проводимость стержня в
области между эмиттером и базой 1. При повышении тока 1Е напряжение на
эмиттере падает из-за увеличения проводимости, а прибор оказывается на
участке характеристики с отрицательным сопротивлением.
Вольт-амперная характеристика и условное обозначение однопереходного
транзистора приведены на рис. 39. Отметим две важные точки на кривой -
максимальное и минимальное напряжения. В этих точках наклон dVEldIE - 0.
Область с током, меньшим /р, называют областью отсечки (закрытое
состояние). Область между максимальным и минимальным напряжением называют
областью отрицательного сопротивления (здесь важна модуляция
проводимости). Область с током, превышающим Iv, называют областью
насыщения (открытое состояние). Время переключения из точки с
максимальным напряжением к точке с минимальным напряжением зависит от
геометрии прибора и условий смещения. Оно пропорционально расстоянию от
эмиттера до контакта к базе 1 [45 J.
Глма 4
а
6
Рис. 40. Мультивибратор на однопереходном транзисторе [46].
а - простейшая схема мультивибратора; б - форма релаксационных колебаний.
Однопереходный транзистор можно использовать в качестве мультивибратора
(рис. 40, а) [46]. Конденсатор Сх через сопротивление Ri заряжается до
тех пор, пока напряжение на нем не достигнет Vp, после чего транзистор
переключится (открытое состояние) и конденсатор Сх начинает разряжаться
через сопротивление RB1. Когда напряжение на эмиттере снижается до ~2 В,
транзистор выключается и цикл повторяется. Формы напряжения на
конденсаторе УЕ и выходного напряжения приведены на рис. 40, б. Период
колебаний равен
Выходное напряжение может быть подано на тиристор для его переключения.
4.6.2. Программируемый однопереходный транзистор
Программируемый однопереходный транзистор представляет собой р-п-р-n-
прибор с анодным управляющим электродом (контакт управляющего электрода
подсоединен к /г-базе вместо p-базы, как в обычном тиристоре). Структура
прибора, его условное обозначение и типичная схема включения приведены на
рис. 41. Форма колебаний, наблюдаемых в такой схеме, похожа на форму
колебаний в схеме с однопереходным транзистором (рис. 40, б). Период
колебаний также вычисляется по формуле (70), если положить -г] = RJ(Rt +
Rz);, где Rx и R2 - сопротивления делителя напряжения. При заданном
произведении RC частотой колебаний можно управлять, изменяя элементы /?,
и (или) R2. Следовательно, программируемый однопереходнын транзистор
является более гибким прибором для использования в качестве генератора,
чем однопереходный транзистор.
(70)
Тиристоры
1
/(r)
Анод
ТЬ
р
п
I
Электрод'
*Vo
Q/IfiOd
Управляющий электрод
Катод 6 Катод
а б в
Рис. 41. Программируемый однопереходный транзистор [6]. а *=" структура;
б - условное обозначение; в - типичная схема.
4.6.3. Кремниевый однонаправленный переключатель
Кремниевым однонаправленным переключателем называют р-п-р-/г-прибор с
