Физика полупроводниковых приборов - Зи С.М.
Скачать (прямая ссылка):
Интервал Тг от t3 до б, называется временем спада.
Время 'включения То может быть получено из рассмотрения (характера
переноса в активной области. Для входной ступенчатой функции Iei -
преобразование Лапласа дается в виде Iei/S. Если выразить коэффициент
усиления в схеме с общей базой как "м-/|(,1 + +/со/ww), где ton - частота
отсечки коэффициента передачи, при которой а/ан = 1 lY 2, преобразование
Лапласа для коэффициента усиления имеет вид ак-/(1+5/(c)я-). Тогда,
используя обозначение
преобразования Лапласа, получаем для коллекторного тока:
a/V ^ FI
'сМ = ппм7-* <67>
Обратное преобразование предыдущего уравнения дает:
/с = /?1"л'(1-е~"Л?')¦ (68)
Если обозначить Ia~'Ucc]Rb (величина коллекторного тока в насыщенном
режиме), при подстановке 1с-0,91 ci То выражается из уравнения i('68)
следующим образом:
^ = ^1П(/И-°*9/с1/аЛ)' (69)
При подобном приближении, Моллом получены выражения для времени
рассасывания и времени спада в схеме с общей базой [43]:
"л? + "/ , / !Е\ - !Е2
'= Чло-л) -TV '
¦" _
1 !Cl~~ aN!E2 ^
"л: 1П^0,1/с,-ал)/г- ¦'
'N1 Е2 ]
где coj - частота отсечки а при известном включении; Iei и 1ег отмечены
на рис. 29.
Из уравнения (70), видно, что время рассасывания Ti становится равным
нулю, если транзистор .не заходит в область насыщения (т. е. в область
III, как в токовом варианте), так как в этом случае /с1="к/л1. Для схемы
с общим эмиттером предыдущие уравнения могут быть использованы с
некоторыми соответствующими изменениями величин: для То и Тг toiv
заменяется соответственно частотой отсечки 1(3, или cojy(l-un)', Iei и
1Е% заменяются на IBi и IВ2, соответственно, а "к - на аи/(1-сиу). Для Ti
осуществляются две последние операции: Iei и If.z заменяются .на IBi и
/вг соответственно, а - на аи/ф1-ви).
Из приведенных (выше уравнений видно, что время переключения т. е. время
включения т0 и время выключения '(тб+Тг), обратно' пропорционально
частоте отсечки. Для увеличения скорости переключения' нужно повысить
частоту -отсечки. Важно отметить, что быстродействие большинства
переключающих тр'анзисторов i(b особенности транзисторов с двойной
диффузией) ограничивается накоплением в -коллекторе, которое может -быть
уменьшено, если увеличить частоту отсечки на порядок величины.
Время -переключения является также функцией ' от -эмиттерного и
коллекторного токов, увеличиваясь -с -ростом -уровней тока. Зто
происходит в-следствие того, что т-рудно получить высокое быстродействие
и больш-ой ток в одно и то же время. Рисунок 30 показывает связь тока и
быстродействия для -некоторых современных переключающих транзисторов |Л.
45]. Отметим, что для быстродействия 1 нсек 1(10-9 сек) максимальный
уровень тока ограничивается приблизительно 40 ма. Величине 1 мксек,
однако, -соответствует ток около ilO а. С усовершенствованиями в
технологии материала п приборов в ближайшем будущем можно ожидать
увеличения управляемого тока .примерно в 5 раз.
6. Транзисторы с одним переходом
В этом .разделе мы кратко рассмотрим различные виды -биполярных
транзисторов, которые называются однопбреход-ными транзисторами и
являются трехвыводными приборами, имеющими один эмиттерный переход и два
-базовых контакта. Однопереходные транзисторы берут начало от сплавных -
брусочных -структур на -германии, впервые -описанных Шокли -и др. [J1.
46]. В то время такая структура называлась нитевидным транзистором. Когда
прибор прошел этап развития: брусочную технологию {Л. 47], диффузионную
планарную структуру (Л. 48] и -эпитаксиальную -структуру {Л. 49], для
него -были придуманы названия диода с двойной -базой .[Л. 60] и, наконец,
однопереходного транзистора 1[Л. 48, 51, 52].
Схематическая диаграмма однопереходного транзистора показана на рис.
31,а. Базовые омические константы обозначим В1 (база 1) и В2 (база 2), р-
п переход располагается между В,1 и В2 и называется эмиттерным переходом.
Символическое изображение и обозначения транзистора с одним переходом
показаны на рис. 31,6, а на рис. 32 диффузионная и эпитаксиальная
структуры, изготовленные с использованием планарной технологии 1[Л. 49].
Работа транзистора с од-
10
а
1,0
0,1
0,01 - . -
ИГ10 Ю~3 Ю'е Ю'г сек
Рис. 30. Связь между коллекторным током и быстродействием (Т1+!Гг) для
современных транзисторов [Л. 45].
-------------уровень 1970 г.:--------уро-
вень 1968 г.
ним переходом зависит главным образом от модуляции, проводимости между
эмиттером н контактом базы 1. При нормальном включении вывод базы 1
заземлен и к базе 2 (рис. 31,а) приложено положительное смещение
напряжения UBB-
Сопротивление между В1 и В2 обозначено Rbb, между В2 и А - RB2 и между А
и В1-Rb 1 (Rbb = Rbz + +RBi). Приложенное напряжение устанавливает ток,
причем электрическое поле проходит вдоль бруска
1вг
Вг(Ьаза 2)
Ue
?
г
В^база 1)
let
4
а)
Рис. 31. Схематическая диаграмма (а) и обозначения (б) для
однопереходиого транзистора.
Эмиттер
полупроводника, прикладывая напряжение к я-области эмиттерного перехода;
