Физика полупроводниковых приборов - Зи С.М.
Скачать (прямая ссылка):
коллекторный ток равен:
/с=--ю^/е-Р/со; аI - инверсный коэффициент усиления ;при .инверсном
включении, т. е. когда эмиттер обратно смещен, а коллектор ирям-о смещен.
Тогда амиттерный ток равен:
Ie--ictj/с + 1ео-Для большинства транзисторов В связи с тем, что
пло-
щадь эмит.тера обычно меньше площади коллектора, последний намного более
эффективно собирает носители, которые диффундируют от эмиттера, чем в
противоположном случае.
Из вышеупомянутых .выражений я из уравнений .(60) и (61) получим искомые
коэффициенты:
/г
ЕО
1
(1 - V))
"/ЛгО
а12 - ~Vi)
aNfEO
Й21- - Vi)
I CO
¦ (1 Vi)
(62)
¦Можно видеть, что если fli2 = fl2i, тогда o,iIco=<inIeo-В областях / и
II коллекторный переход обратно смещен. Уравнения i(!60) и (61) путем
подстановки выражений -из '(62) приводятся к виду
ЯиЕв1кТ
г
ЕО
"ЛГ7
1"
aNlEO
QVEBlkT
(1
~аЕГ1 "/) IСО
N I
1 aNo.j
(бза)
(бзб)
Эквивалентная схема, соответствующая уравнениям ('63), показана иа рис.
28,a. iB этой схеме сопротивление базы гь, сопротивление эмиттерной
утечки Геь и сопротивление коллекторной утечки fez. добавляются -при
расчете полного сопротивления полупроводникового материала и полной
проводимости перехода. В области II/ принято считать, что токи эмиттера и
коллектора изменяются независимо. Из уравнения /(60) путем подстановки из
уравнений (62) получим:
/f
(64а)
(646)
Эквивалентная схема для этой области показана .на рис. 28,6, в которой
добавлены сопротивление базы гь, сопротивление тела эмиттера tev и
сопротивление тела коллектора rev¦ Уравнения
(60), в которые подставлены выражения из |(62), составляют основу, с
.помощью которой может быть проведен анализ нелинейной проблемы
переключения на большом сигнале. Приведенное выше приближение базируется
на нелинейной модели двойного диода, известной под названием мо-
Рис. 28. Эквивалентные схемы переключающего транзистора [JL 44]. а -
области I н II; б - область III.
цели Эберса - Молла.
Для того чтобы получить характеристики ключевого транзистора, мы должны
рассчитать следующие йять параметров: предель: ный ток, максимальное
напряжение, импедансы во включенном и выключенном состоянии и время
переключения. Предельный ток определяется из допустимой мощности
рассеяния и связан, так же как у мощных транзисторов, с тепловым
ограничением. Максимальное напряжение определяется из условий пробоя или
напряжения прокола, также обсужденных раньше. Импе-' дансы во включенном
и выключенном состояниях могут быть получены -из уравнений (60) и (62)
при соответствующих граничных условиях. Например, для схемы с общей базой
импедансы выражаются следующим образом:
UC (1 - "л?а/) .
Uc/Ic (выключение, область /) = (/с0_-^/?0) ' (65)
kT
Uc/Ic(включение, область ///) =^-
In
/C + aJ
'СО
/д у
(66)
Из уравнения (65) видно, что при .выключении импеданс должен быть выше
при малой величине обратных токов насыщения эмиттерного .и коллекторного
переходов I во и /со• Импеданс ори включении (уравнение (66)] примерно
обратно пропорционален величине коллекторного тока /с и очень -мал .при
большом 1с¦ В реальных случаях, омическое сопротивление (рис: 28,6)
должно давать ¦вклад в полный импеданс транзистора и должно учитываться.
Теперь :раосмотрим время, требуемое для переключения транзистора из
выключенного состояния во включенное и обратно, так как в общем случае
оно различно [JL 43]. Рисунок 29,а иллюстрирует переключение для
транзистора при работе в схеме С общей базой. Когда импульс приложен к
эмиттерному выводу, как показано на рис. 29,6, в период времени от /=0 до
t, (рис. 29,е) транзистор включается и перенос носителей определяется
параметрами активной области '(область II) транзистора. Точка tt
фиксирует вход и область насыщения тока (область III).
Период времени, требуемый для того, чтобы ток достиг 90% величины тока
насыщения, равной UccIRl, называется временем включения т0. В точке t2
ток эмиттера уменьшается до нуля и начинается процесс выключения. В
области от t2 до ts плотность неосновных носителей в базовом слое
остается большой, что соответствует режиму области III (рис. 27,6), и
постепенно уменьшается'до нуля. В течение времени Tt коллектор имеет
низкий импеданс, и величина коллекторного тока определяется внешней
цепью. В точке ts плотность носителей вблизи коллекторного перехода
становится близкой нулю. В этой точке импеданс коллекторного перехода
быстро возрастает и тракзистор начинает работать в активной обла-
Рис. 29. Работа транзистора в режиме переключения в схеме с общей базой.
а - схема включения п-р-п переключающего транзистора; 6 - входной импульс
эмиттерного тока; в - соответствующий
ответ коллекторного тока: То - время включения; Ti - время накопления; Тг
- время затухания [Л: 43].
сти II. Интервал ti - это время рассасывания носителей. Начиная с точки
t3, перенос носителей рассчитывается из параметров активной области. В
точке tt коллекторный ток затухает до 10% своего максимального значения.
