Физика полупроводниковых приборов - Зи С.М.
Скачать (прямая ссылка):
кривая (показывает верхнее ограничение, накладываемое вторичным пробоем
на постоянном токе и при различных длительностях импульса и скважности,
равной 10 .((10%-ньгй рабочий цикл). Например, 'для Uce-60 в и импульса
длительностью il мсек максимальный коллекторный ток для обеспечения
надежной работы не должен превышать il а. Имеются также два других
ограничения, также показанные на рис. 26 '(одно из них - напряжение
первого пробоя 1Uceo-показано вертикальной штриховой линией). Другое
ограничение - тепловое; оно показано горизонтальной штриховой линией.
(При высокой окружающей температуре тепловое ограничение снижает
.мощность до величины, меньшей, чем ограничение, накладываемое вторичным
.пробоем.
5. Переключающие транзисторы
Переключающий транзистор-это транзистор, функционирующий как ключ,
который может в очень короткое время менять свое состояние от закрытого
выключенного | (высокое напряжение, низкий ток) до открытого включенного
(низкое напряжение, большой ток). Условия работы ключевых транзисторов
существенно отличаются от условий работы -рассмотренных ранее СВЧ-
т.ранзисторов. Это
Выкл Вынл. Выкл о ру
а)
Рис. 27. Транзистор в режиме переключения. а - рабочие области и типы
переключения ГЛ. 42]: / - область отсечки; II- активная область; III -
область насыщения; IV - лавинная область; б - концентрации неосновных
носителей в базе в различных рабочих областях [Л. 43]: I - переключение
тока; 2 - переключение
в области насыщения; 3 - переключение в лавинной области.
объясняется тем, что переключение-.процесс трансформации большого
сигнала, в то время как ОВЧ-транзисторы рассматривались нами в основном
как приборы, предназначенные для усиления .малых сигналов. Тем "е менее
базовая геометрия прибора подобна геометрии СВЧ-транзистора, .показанного
на рис. (12,а и б.
Наиболее важными 'параметрами переключающего транзистора являются
коэффициент усиления по току .и время переключения.
Для улучшения усиления то току обычно используют слабое легирование
базовой области. Транзистор может быть легирован золотом для введения
центров рекомбинации вблизи середины запрещенной зоны .и уменьшения
времени переключения.
Переключающий транзистор может работать в различных переключающих
режимах. Три основных режима и соответствующие им нагрузочные кривые
показаны на рис. 27,а и классифицированы как режимы насыщения, тока и
лавины, которые определяются по степени полезного использования тех или
иных участков выходных характеристик транзистора [Л. 42]. Выходные
характеристики могут быть разделены на четыре области:
у I область-область отсечки; коллекторный ток отсутствует, эмиттерный и
коллекторный переходы обратно смещены;
II область-активная область; эмиттер прямо смещен, коллектор обратно
смещен;
III область - область насыщения; эмиттер и коллектор прямо смещены;1
IV область - область лавины: коллекторный переход находится в режиме
лавинного пробоя.
* 'Соответствующие распределения неосновных носителей {Л. 43] в базе для
первых трех областей показаны на рис. '27,6.
Для всех режимов условие включения характеризуется переходом нагрузочной
линии <в область отсечки транзистора. Следовательно, способ переключения
определяется в первую очередь уровнем прямого тока при включенном
состоянии и выбором рабочей точки. Наиболее общим является режим
насыщения, наиболее близкий к функции идеального ключа. iB выключенном
состоянии транзистор (выводы между эмиттером и коллектором) находится .в
режиме холостого хода, а во включенном - в режиме короткого замыкания.
Вариант тока используется в случае, когда необходимо .получить высокую
скорость переключения, так как при этом исключается время рассасывания,
обусловленное переходом транзистора в область насыщения. Вариант лавины
использует отрицательное сопротивление транзистора, которое появляется в
результате пробоя при работе в охеме с общим эмиттером. Однако в связи с
проблемой неустойчивости, связанной с наличием -области отрицательного
сопротивления, схемы, построенные с использованием этого режима, в
настоящее время не нашли широкого применения.
'Рассмотрим теперь переключающие свойства транзисторов, основываясь на -
модели Эберса-Молла {Л. 44]. Возвращаясь к написанным ранее уравнениям
i('.9) и (10), можно получить следующие общие выражения для полного
эмиттерного и коллекторного тока:
/Е = а 11 (ечиЕв1кГ - 1) + al2 (eqUcBlkT _ i); (60)
IС = a2l (eqVEBlkr - 1) -fff22 (eqUCBlkT _ ^ (61)
Коэффициент a -с необходимым индексом можно определить из следующих
четырех величин/ которые можно непосредственно выделить при следующих
условиях:
}ЕО-обратный ток -насыщения эмиттерного .перехода при холостом ходе на
коллекторе
еяиЕВ1кт<х. =0.
1с о - обратный ток насыщения коллекторного перехода при холостом ходе на
эмиттере
gUCBlkT
е
<U fE = 0:
an - нормальный коэффициент усиления ;пр.и обычных -условиях включения,
когда эмиттер прямо смещен, а коллектор -обратно смещен. Тогда
