9. Эквивалентные схемы полупроводниковых диодов для малого переменного сигнала, низкой и высокой частоты. Физическое содержание элементов схемы, методы определения.
Высокочастотная Низкочастотная
Физическое содержание:
1) Сдфконденсатор, характеризующий наличие в диоде диффузионной емкости
2) rБ,rдифрезисторы, определяют дифференциальное сопротивления и сопротивление базы диода.
;
При низких частотах когда ωτ<<1, τ – время жизни инжектированных в базу диода носителей.
;
,
здесь
10. Биполярный бездрейфовый транзистор. Определение и классификация транзисторов.
Транзистор– это электропреобразовательный прибор с одним или несколькими электрическими переходами и пригодный для усиления сигнала по мощности электрических сигналов, имеющих 3 или более вывода.
Биполярный транзистор– имеет 2 близко расположенных и взаимодействующих p-n переходов, усилительные свойства которых обусловлены явлениями инжекции и экстракции неосновных для базы носителей. Управление током производится путем изменения уровня инжекции эмиттерного перехода.
Классификация:
По принципу действия:
- биполярные (дрейфовые, бездрейфовые)
- полевые
По материалу:
1ый элемент маркировки: Ge : Г, 1; Si:K, 2; соедGa: А, 3.
2ой элемент маркировки: Т – биполярный, П – полевой
По мощности:
-маломощные (до 300 мВт) (1-низк, 2-средн, 3-высок)
-средней мощности от 0,3 до 1,5 Вт (4,5,6)
-мощные больше 1,5 Вт (7,8,9)
По рабочему диапазону частот:
-низкочастотные (<3 МГц)
-среднечастотные (3 – 30 МГц)
-высокочастотные (>30 МГц)
3ий элемент – цифра, определяющая функциональные возможности транзистора
4ый – номер разработки
По методу изготовления:
-сплавной
-диффузионный
-диффузионно-сплавной
-планарный
-мезапланарный
-эпитаксиально-мезапланарный
11. Устр-во и степень легирования областей. Распределение поля и потенциала вдоль т. Распределение носителей в базе. Схемы включения т. Коэф. Усиления - Кi, кu, кp.
Биполярный транзистор– имеет 2 близко расположенных и взаимодействующих p-n переходов, усилительные свойства которых обусловлены явлениями инжекции и экстракции неосновных для базы носителей. Управление током производится путем изменения уровня инжекции эмиттерного перехода.
БТ состоит из пластинки монокристалла п/п, имеющей 3 области с чередующимся типами проводимости. В зав-ти от порядка чередования областей: транзисторы типов p-n-р и n-p-п. Одну из крайних областей транзистора легируют примесями сильнее. Эта область работает в режиме инжекции и называется эмиттером. Средняя область слабо легирована примесями и называется базой, а другая крайняя область - коллектором. Коллектор служит для экстракции носителей заряда из базовой области, поэтому по размерам он больше эмиттера.
В БТ обычно выполняется условие: Nэ > Nк >> Nб; W =(0,1-0,3) L.
p
n-переход
между эмиттером и базой называется
эмиттерным переходом,
а между коллектором и базой — коллекторным.
В усилительном режиме
на ЭП подается прямое напряжение, на КП
— обратное. Носители заряда от эмиттера
к коллектору через базу движутся
расходящимся пучком, поэтому площадь
КП выполняется больше площади ЭП, чтобы
обеспечить наилучшие условия передачи
носителей заряда от Э к К.
Коэффициенты усиления - Кi, КU
КP:
;
;
.
Р
аспределение
поля и потенциала вдоль Т: Распределение
носителей в областях транзистора:
С
хемы
включения транзистораn-p-n
структуры:
12.Токи в транзисторе. Коэф. передачи транзистора по току в схеме с ОБ α. Его зависимость от материала п/п, степени легирования, и конструктивных особенностей транзистора. Коэф. передачи транзистора по току в схеме с ОЭ β.
Схема с ОБ.
γ
–эффективность эмиттера, показывает
какую часть полного эмиттерного тока
составляют основные для эмиттера
носители (рэ
и
рб
- уд. сопр. эмиттерного
и базового слоев п/п, W
- толщина базы; Lp
- длина свободного пробега дырок в базе)
Ч
тобы
увеличить γ надо: увел.Nпрэ,
уменьшитьNпрб, уменьшитьW, увел.
Lp.Рекомбинационные
потери в базе учитываются коэффициентом
переноса χ. Коэффициент
переноса показывает, какая часть дырок,
инжектированных эмиттером, достигает
КП:
Чтобы увеличить χнадо: увел. уменьшитьNпрб, уменьшитьW, увел. Lp, внешний вывод базы отодвинуть от активной области, уменьшить поверхостн. рекомбинацию (спецпокрытие).
Через КП протекает не только дырочный, но и эл. ток, поэтому можно говорить об эффективности КП а*, определяемой из соотношения: а*=IK/IKP=(IKP+IКП)/IKP
Чтобы увеличить а*надо: увел.Nпрк,Sк>Sэ,Uкб доп.=0,8Uлав.пр, увел.рбт.е. умен.Nпрб.
П
роизведение
трех коэффициентов γ,
χ, а* определяет
коэффициент передачи
эмиттерного тока в К а
или коэффициент
передачи по току БТ
в схеме включения с ОБ:
при Uкб <Uлав.пр а*=1, т.е.=>
I‘б= Iэ - Iк = (1-а)Iэ –рекомбинационная состов. тока базы
Iк0 –неуправл. ток КП
Iк0 = I0 (ток насышения)+Iтг (ток термогенер) +Iу(ток утечки)Схема с ОБ:
д
ля
любой схемы вкл.
Iэ= Iк + Iб
Iк=аIэ+ Iк0
Iб= (1-а)Iэ- Iк0
Так как Iк > Iб то транзистор в схеме с ОЭ усиливает и по току, коэффициент усиления по току β:
Если а=0.9-0.995 то β=10-200
Диограма токов в тразсторе в схеме с ОЭ.
для любой схемы вкл.
Iэ= Iк + Iб
Iк=аIэ+ Iк0
Iб= (1-а)Iэ- Iк0