15. Емкости p-n перехода. Схемы замещения p-n перехода.

Инжекция неосновных носителей заряда в случае приложения к р-n-переходу прямого напряжения и экстракция неосновных носителей заряда в случае приложения к

переходу обратного напряжения приводят к изменению по сравнению с равновесными

концентраций носителей заряда вблизи перехода. Изменение величины приложенного

внешнего напряжения вызывает изменение распределения избыточных носителей вблизи

перехода, а следовательно, величины суммарного объёмного заряда. Это явление

напоминает процессы в обычном конденсаторе, в котором изменение напряжения,

приложенного к обкладкам, вызывает изменение накопленного заряда по закону Δq=СΔU.

Поэтому принято считать, что р-n-переход обладает емкостными свойствами или просто

ёмкостью. Ёмкость р-n-перехода оказывает чрезвычайно важное влияние на его

импульсные свойства.

Емкостные свойства р-n-перехода различны при прямом и обратном смещениях.

Так, при прямом смещении они обусловлены главным образом накоплением избыточных

концентраций неосновных носителей заряда в р- и n-областях и характеризуются так

называемой диффузионной емкостью.

Из уравнения (2.1) видно, что с увеличением прямого напряжения (U>0)

диффузионная ёмкость р-n-перехода быстро возрастает. При обратном смещении (U<0)

диффузионная ёмкость уменьшается, и при достаточно большой величине обратного

напряжения ее можно считать равной нулю.

При обратном смещении емкостные свойства р-n-перехода обусловлены

образованием областей объемных зарядов ионизированных примесных атомов и

характеризуются так называемой барьерной ёмкостью, которая для резкого р-n-перехода

диэлектрическая проницаемость полупроводника; H0 –

электрическая постоянная.

Следовательно, барьерная ёмкость тем больше, чем выше концентрации примесей в полупроводнике и чем меньше напряжение, приложенное к переходу. Учитывать барьерную ёмкость особенно важно при достаточно больших обратных смещениях р-n перехода, так как диффузионная емкость при этом практически равна нулю. При прямом смещении барьерная емкость значительно меньше диффузионной.

Схема замещения P-N перехода.

16. Энергетические диаграммы транзистора при включении с общей базой.

Если на вход транзистора (эмиттер) подать внешнее напряжение в прямом направлении (рис.3,б), а на выход (коллектор) - в обратном направлении, то установившееся на n-p -переходах равновесие нарушается. Потенциальный барьер в переходе эмиттер--база для электронов понижается (по сравнению с равновесным состоянием), его толщина и сопротивление (rэ) уменьшаются, и переход электронов из эмиттера в базу облегчается. Потенциальный барьер в коллекторном p-n-переходе, наоборот, возрастает, поэтому электроны из коллекторной n-области не смогут переходить в базу. Толщина и сопротивление (rк) n-p-перехода также возрастают и rк >> rэ.

Выводы:

1. В схеме с общей базой входная характеристика представляет собой характеристику

p-n перехода при прямом включении.

2. Входное дифференциальное сопротивление транзистора в схеме с общей базой

мало, т.к. малые изменения напряжения на эмиттере вызывают значительные

приросты тока эмиттера.

3. В схеме с общей базой коллекторное напряжение влияет на ток эмиттера.

Причём с повышением (по абсолютному значению) коллекторного напряжения ток эмиттера увеличивается (входная характеристика сдвигается влево).

4. У транзисторной схемы с общей базой ток коллектора очень слабо зависит от

коллекторного напряжения. Это означает что выходное сопротивление

транзисторной схемы с общей базой очень велико.

5. Транзистор, включённый по схеме с общей базой, вносит усиление по напряжению

и мощности.

6. Схема не даёт усиления по току.

7. Из-за малого входного сопротивления схема включения транзистора с общей базой

потребляет относительно большой ток от источника сигнала.