Физика полупроводниковых приборов - Зи С.М.
Скачать (прямая ссылка):
Пп0=3 ¦ |0и сл-3; Рп0=7,5 • 105 СЛ-3; /43=0.16 мм2; цп=" = 1 400 см2/в •
сек; Dp = 13 см21сек; Т"=0,5 мксек; L" =25,5 мкм [Л. 101.
Теперь из выражений (16) и >(17) можно определить ai как функцию
эмиттерного тока и ширины базы 117. Кроме того, с помощью выражений i(
12), 1(16) я i(.17) можно определить малосигнальные значения
коэффициентов передачи тока. Результаты приведены на рис. 6. (В расчете
использованы типичные для кремния параметры и распределение .примеси,
приведенное на рис. 2,а (Д. 10]. Видно, что в рассматриваемом диапазоне
токов мало-сигнальные значения коэффициентов передачи всегда больше, чем
значения параметра для большого сигнала (постоянного тока). Отношение
ширины базы к диффузионной длине в эмиттере является важным для прибора
параметром, определяющим ход зависимости коэффициента передачи от тока.
Для малых значений W/L коэффициент переноса не зависит от тока, и
коэффициент передачи изменяется с током только в результате изменения
эффективности перехода. Эти условия применимы для части р-п-р-п прибора с
тонкой базой (п-р-п). Для части четырехслойной структуры с толстой 'базой
i(р-п-р) и коэффи-
циент переноса и эффективность перехода являются функциями тока. Таким
образом, величина коэффициента передачи для данного диапазона тока может
быть подогнана к определенному уровню путем выбора соответствующей
диффузионной длины -и закона распределения примеси.
3. Обобщенная вольт-ам-
Перная характеристика. Ис пользуем графический метод |[Л. 11, 12] для
анализа' вольт-амперной характеристики обобщенного тиристора. На рйс. 7
показано устройство, имеющее внешние выводы ко всем четырем областям.
Направления напряжений и токов указаны. Предположим, что центральный
переход устройства смещен в обратном направлении. Предположим, также, что
падение напряжения U2 на этом переходе достаточно для лавинного умножения
носителей заряда, проходящих обедненную область перехода. Обозначим
коэффициент умножения для электронов Мп и дырок Мр. Оба коэффициента
являются функцией напряжения U2. Благодаря наличию умножения стационарный
ТОК ДЫрОК Ip(Xi), втекающий в обедненный
(Mp-Difa)
ip
Mpipixf)
Рис. 7. Обобщенное р-п-р-п устройство. Ток, протекающий через центральный
переход, обозначен через /. и Щ
ьр -¦ электронный и .дырочный токи, генерирующие соответственно; Мп1п и
Мр1р - величины токов при наличии лавинного умножения.
слои в сечении х-хи становится равным MPIv\(x\) в сечении х=.х2.
Аналогичный результат получается и для электронного тока In'{x2)f
втекающего в обедненный слой через границу х2. Общий-ток / равен:
I-Mplp(x i) (#г).
(18)
Так как IP'(xi) является током коллектора р-п-р транзистора, то мы можем
выразить 7pi(xi), используя рис 4,в:
I pi(x) =at'(/A)7A+7coi.
(19)
Аналогичным образом мы можем составить уравнение для тока электронов
1п{х2):
I п,(х) - и2(1 к) I к +7 с 02. '(20)
Подставив уравнения (19) и 1(20) в выражение [(18), получим:
I-Mplai (7 А)7А+/со1]+Л1п{а2(7к)7к+7со2]. (21)
Если мы предположим, что Мр=.Мп=М, то выражение (21) можно свести к
следующему виду:
1 а1 (^д) 1А , а2 (^д)
M(U2)
+
+
(22)
Здесь 1о=1 coi+Iс-02. Предположение о равенстве коэффициентов умножения
справедливо для Ge, GaAs и GP, так как для этих полупроводников скорости
ионизации дырок и электронов примерно равны |(см. рис. 110 в гл. 2). Для
кремния это предположение обычно' неверно, однако основные вольт-амперные
характеристики рассчитываются достаточно правильно и в этом случае.
Рис. 8. Графический расчет вольт-амперных характеристик для диодного
тиристора {Л. 12].
А. Диодный тиристор Шокли. Основываясь на уравнения (22), получим в
первую очередь вольт-амперные характеристики диодного тиристора. В этом
случае Ig=Ig2-0 и Iл=1 к=Л. Уравнение (22) сводится при этих условиях к
следующему виду:
(/) +а2 (/)+ -77 = НЛ- (23)
Рисунок 8 иллюстрирует графическое решение уравнения (23). Сделаем
следующие допущения: /о-известная константа; oi и "2 - известные функции
тока, подобные приведенным на рис. 6; М может быть представлен формулой
= А, N.. (24)
1
( U2 у ' Ливо)
где Ubd'-напряжение пробоя, а п - константа i(,равная приблизительно 3
для .кремния). Сначала получим функцию f(I) сложением трех кривых, как
это показано на рис. в,а. На шс. 8,6 представлена зависимость l/М от М, -
причем вертикальный масштаб идентичен рис. 8,а, а горизонтальный взят с
рис. 8,е, который построен в соответствии с уравнением |(24). Выберем
теперь значение тока /, при котором хотим определить -падение напряжения.
На графике рис. 8,в находим соответствующее этому току значение функции
f(I) (точка 1). Затем -проектируем эту точку на рис. 8,е и находим
значение М (точка 2). По известной величине М с помощью графика рис. 8,е
находим необходимое значение U2fUBr, 1(точка 3). -Результат проведенного
расчета -представлен графиком на р-ис. 8,г, -где п-о осям отложены ток и
относительное напряжение U2IUBr>. График представляет собой
