1. Закономерности процессов инжекции и экстракции снэз в полупроводниковых приборах

Когда к p-n переходу приложено внешнее напряжение, то равновесие нарушается не только в переходе, но и в прилегающих к нему областях полупроводника. Во-первых, в этих областях устанавливается хотя и слабое, но не равное нулю поле. Во-вторых, и это наиболее существенно, в эти области происходит инжекция (или экстракция) неосновных носителей заряда, в результате чего их концентрация становится заметно отличной от равновесного значения. Нарушение равновесия в объеме полупроводника приводит к возникновению в нем следующих трех процессов, каждый из которых протекает в таком направлении, чтобы вернуть полупроводник в состояние равновесия.

          Первым из этих процессов является так называемый генерационно - рекомбинационный процесс, заключающийся в том, что при концентрации СНЗ отличной от равновесного значения становятся неравными скорости рекомбинации и генерации. В результате концентрация СНЗ начинает либо убывать, либо возрастать, стремясь к значению, соответствующему интенсивности воздействия внешнего фактора, нарушающего равновесие.

          Второй процесс связан с неравномерностью распределения СНЗ в объеме полупроводника и заключается в диффузии неравновесных носителей заряда в направлении убывания их концентрации.

          Третий процесс заключается в переносе свободных носителей заряда электрическим полем.

          Заметим, что первые два из перечисленных процессов особенно существенны для неосновных носителей, так как вследствие малой концентрации этих частиц достаточно сравнительно слабых внешних воздействий, чтобы вызвать весьма значительное ее относительное изменение. Третий процесс, напротив, наиболее существенен для основных носителей заряда. Концентрация основных носителей заряда настолько велика, что даже в слабых электрических полях перенос полем превалирует над другими процессами, протекающими в системе этих частиц.

          Установление поля в переходе, т.е. процесс поляризации полупроводника, является процессом практически безинерционным. Время этого развития составляет величину порядка 10^-12…10^-13 секунды. Однако, установление тока в переходе происходит значительно медленнее и лимитируется процессами в объеме полупроводника. Действительно, перенос заряда в областях, прилегающих к переходу, осуществляется в значительной мере инжектируемыми или экстрагируемыми неосновными носителями. Скорость этого переноса и время его установления определяются скоростью протекания и временем установления перечисленных кинетических процессов.

2.

Обратная связь – процесс передачи сигнала с выхода усилителя обратно на его вход, а также цепь, осуществляющая эту передачу.

Если за счет обратной связи значение сигнала на выходе увеличивается, обратная связь называется положительной. Если выходной сигнал понижается, обратная связь называется отрицательной. Обратные связи могут производиться по напряжению и току.

На рис. 8.6, а, б показаны обратные связи по напряжению, а на рис. 8.6, в, г - по току. Обратная связь по напряжению перестает действовать при коротком замыкании на выходе. Обратная связь по току перестает действовать при холостом ходе на выходе. Во всех схемах с обратной связью коэффициент передачи усилителя

где U₁ U₂ - напряжения соответственно на входе и выходе усилителя.

Коэффициент обратной связи усилителя определяется отношением

где U_o.c - напряжение обратной связи

Для схем, показанных на рис. 8.6, а, б, имеем:

где U₃ - напряжение на входе усилителя при наличии напряжения обратной связи U_o.c.

Тогда коэффициент усиления каскада (коэффициент передачи)

где или K = U₂/U₃ - коэффициент усиления без обратной связи.

Отрицательная обратная связь существенно влияет на технические параметры усилителя. При наличии этой связи: уменьшаются нелинейные, частотные, фазовые искажения и шумы; повышается стабильность коэффициента передачи; уменьшается выходное и увеличивается входное сопротивления.

К недостаткам отрицательной обратной связи следует отнести уменьшение коэффициента усиления.

Положительная обратная связь применяется в генераторах для возбуждения незатухающих гармонических колебаний. Эта связь определяет стабильность частоты сигнала генератора.

Билет 9.

1 . Режимы работы биполярного транзистора. Инверсный активный режим. Здесь открыт переход БК, а ЭБ наоборот закрыт. Усилительные свойства в этом режиме, естественно, хуже некуда, поэтому транзисторы в этом режиме используются очень редко.

Режим насыщения. Оба перехода открыты. Соответственно, основные носители заряда коллектора и эмиттера «бегут» в базу, где активно рекомбинируют с ее основными носителями. Из-за возникающей избыточности носителей заряда сопротивление базы и p-n переходов уменьшается. Поэтому цепь, содержащую транзистор в режиме насыщения можно считать короткозамкнутой, а сам этот радиоэлемент представлять в виде эквипотенциальной точки.

Режим отсечки. Оба перехода транзистора закрыты, т.е. ток основных носителей заряда между эмиттером и коллектором прекращается. Потоки неосновных носителей заряда создают только малые и неуправляемые тепловые токи переходов. Из-за бедности базы и переходов носителями зарядов, их сопротивление сильно возрастает. Поэтому часто считают, что транзистор, работающий в режиме отсечки, представляет собой разрыв цепи.

Барьерный режим В этом режиме база напрямую или через малое сопротивление замкнута с коллектором. Также в коллекторную или эмиттерную цепь включают резистор, который задает ток через транзистор. Таким образом получается эквивалент схемы диода с последовательно включенным сопротивлением. Этот режим очень полезный, так как позволяет схеме работать практически на любой частоте, в большом диапазоне температур и нетребователен к параметрам транзисторов.