Физика полупроводниковых приборов - Зи С.М.
Скачать (прямая ссылка):
быть использованы и другие виды радиации: х-лучи, электроны и у-лучи.
Однако использование этих видов возбуждения требует особо тщательной
подготовки .применения, поскольку -облучение может явиться причиной
остаточных изменений в кристаллической решетке полупроводника.
Переключение напряжением является основным методом возбуждения, в
особенности для диодного тиристора. Возможны два способа управления
напряжениями: путем подачи напряжения, медленно -нарастающего до
напряжения переброса .t/во, либо путем пода-
dU
чи резкого скачка напряжения. Второй способ называют -щ- -переключением.
Напряжение переброса Ubo может быть получено из выражений ,(23) и (24)
при Io<J:
Uво ~ Ubd 0 • (26)
где Uвп - напряжение п-робоя, которое будет рассмотрено в -следующем
разделе. При переключении резким скачком напряжения * d
возникает емкостный ток смещения-^- (CU), где С-емкость коллекторного
перехода 1г. Возникновение этого тока приводит к тому, что сумма
коэффициентов передачи возрастает и 1(01+02)-И, что в свою очередь
приводит к переключению прибора.
-5. Характеристики запертого состояния для прямого и обратного смещения.
-Существуют в основном две причины, ограничивающие -обратное пробивное
напряжение -и напряжение переброса -при прямом смещении: лавинное-
умножение -и .прокол -базы (J1. 14, .14а].
Рассмотрим сначала обратные -характеристики. Для распределения примеси, -
показанного на рис. 2,а, большая часть приложенного напряжения падает на
переходе /1, как это показано на рис. 12,а. В зависимости от толщины слоя
nl, Wn пробой будет обусловлен лавинным умножением в том случае, если
соответствующая пробою толщина обедненного -слоя меньше, чем Wn, либо
явлением прокола в том случае, если смыкание обедненных слоем переходов
Ji и 1г ¦происходит .раньше, чем достигаются условия лавинного умножения.
При использовании одномерного приближения для напряжения прокола -
(смыкания) может быть, получена следующая формула:
QndK
upt^ 2Гв • (27)
Здесь iNd- -концентрация примеси в п-слое,' а еЕ - диэлектрическая
постоянная. Пробивное напряжение, обусловленное лавинным умножением, уже
.рассмотрено в гл. -3. На рис. .1-2,6 -приведены зависимости обратного
напряжения пробоя для кремниевых р-п-р-п приборов. Например, для И7П=80
мкм максимальное напряжение
1 LASCR - в английском варианте. (Прим. ред.)
пробоя равно 1 000 в и соответствует концентрации примеси iNd - =.2 • Ю14
см~3. При меньших концентрациях напряжение пробоя снижается из-за
прокола, а при более высоких - из-за лавинного умножения [Л. 'IS].
6)
Рис. 12. Обратные пробивные напряжения для р-п-р-п структуры. Линия
лавинного пробоя соответствует максимальному пробивному напряжению в
зависимости от концентрации примеси в слое и/. Параллельные линии
соответствуют условиям прокола при различной толщине слоя nl [Л. 14].
а-распределение напряжения#при обратном смещении: б - зависимость
напряжения пробоя от концентрации примеси и толщины слоя.
При прямом смещении в запертом состоянии большая часть приложенного
напряжения падает на центральном переходе /г, как показано на рис. '13,а.
Напряжение переброса можно определить, используя уравнение 1(26) и
данные, приведенные на рис. 12,6. Типичные результаты для Wn= '80 мкм,
п"3 и различных значений суммы (icti -Н1И2) приведены на рис. 13,6. .При
малых значениях сум-
мы (0.1+02) напряжение переброса фактически равно обратному пробивному
напряжению. При приближении суммы коэффициентов передачи к единице
напряжение переброса существенно уменьшается.
Как было показано в гл. 3, напряжение пробоя возрастает при увеличении
температуры. Этот факт, если учитывать также зависимость напряжения
переброса от величины l(ai+"2), приведенную на рис. 13,6, помогает понять
характер температурных зависимостей * вольт-амперных характеристик, g
приведенных на рис. 11. Смеще-ние обратных характеристик про- 'S исходит
благодаря зависимости &
"напряжения пробоя от температу- ^ ры. При температурах, незначи- g
4J
3
cl с е 5:
Рис. 13. Напряжение переброса как функция концентрации примеси в слое nl
и ширины слоя nl для различных значений (ai+,a2). Для малых величин (ai +
a2) напряжение переброса остается близким к напряжению пробоя при
обратном смещении. Для больших значений (cti +"2), однако напряжение
переброса существенно снижается.
а - распредрление напряжения при прямом смешении (область запирания): 6 -
зависимость напряжения переброса от концентрации примеси и толщины слоя
Ш.
тельно превышающих комнатные, эта зависимость определяет некоторое
возрастание напряжения переброса при увеличении температуры. При 'более
высоких температурах доминирующей становится зависимость 'напряжения
переброса от величины суммы I(.ai+a2), и напряжение переброса в диапазоне
высоких температур падает с ростом температуры.
6. Переходный процесс. Анодный ток через прибор не реагирует сразу на
изменение тока базы. Этот процесс может быть количественно описан с
