Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Mikroskhemotekhnika_Mindeeva.pdf
Скачиваний:
697
Добавлен:
05.06.2015
Размер:
1.26 Mб
Скачать

СБАР от напряжения. Таким образом, справедливо, что при пря-

мом смещении перехода СДИФ >> СБАР, а при обратном смещении

СБАР >> СДИФ.

Уравнения ВАХ для транзистора из схемы Эберса - Молла по закону Кирхгофа записываются следующим образом:

ìIЭ = IЭД - aI I

КД

 

 

 

ï

 

 

 

 

- aN )+ IКД (1- aI )- aП I IПД

 

ï IБ = IЭД (1

 

í

 

 

 

 

(1 - aП )- IПД (1 - aП I )+ aN IЭД

 

ï IК = - IКД

 

ïI

П

= - I

ПД

+ a

П

I

КД

.

 

î

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4.4)

Для уменьшения паразитного влияния подложечный переход все-

гда включается в обратном смещении. Тогда IПД » 0 (пренебре-

гаем тепловым током, т.е. IПД = IПД 0 » 0 ). В табл.4.1 приведены параметры модели npn-транзистора.

Таблица 4.1

Параметры биполярного npn-транзистора

I

ЭД0

,

I

КД0

,

βN

βI

r ,

r ,

r

,

С

,

С

,

С

,

τ

N

,

τ

I

,

 

 

 

 

 

 

Э

Б

К

 

БЭ0

 

БК0

 

КП0

 

 

 

 

 

фА

фА

 

 

Ом

Ом

Ом

фФ

 

фФ

 

фФ

 

нс

 

нс

9,5

 

30,3

250

2

3

600

75

40

 

40

 

75

 

20

 

200

4.4. Режимы работы биполярного транзистора

Поскольку транзистор имеет два полезных pn-перехода, то возможны четыре режима работы: режим отсечки (РО), нормальный активный режим (НАР), режим насыщения (РН) и инверсный режим (ИР) (табл.4.2).

60

Таблица 4.2

Режимы работы биполярного транзистора

Режим

Смещение

Смеще-

Примечание

 

 

работы

UБЭ

ние UБК

 

 

 

 

РО

Обратное

Обратное

IЭ = IК = IБ = 0

 

 

НАР

Прямое

Обратное

0 < UБЭ < UБЭГР

IЭ =

 

 

 

IК = IБ = 0

 

 

 

 

 

 

UБЭГР < UБЭ < UБЭН

 

 

 

 

IK = αN IЭ

IБ = (1− αN )IЭ

 

 

 

IK = βN IБ IЭ = (βN +1)IБ

 

 

 

(4.5)

 

 

 

РН

Прямое

Прямое

0 < UБК < UБКГР

по (4.5)

 

 

 

 

 

 

 

 

UБКГР <UБК <UБКН

 

 

 

по (4.4)

 

 

 

ИР

Обратное

Прямое

IЭ = βI IБ

IК = (βI

+1)IБ

Примечание: UБЭН, UБКН - напряжение насыщения соответствую-

щего перехода; UБЭГР , UБКГР - граничное напряжение на соответствующем переходе, при котором можно пренебречь током.

4.5.Эквивалентные схемы р–n–р-транзисторов

Винтегральном производстве рnр-транзисторы создаются в одном технологическом маршруте с nрn-транзисторами. Возможны две реализации транзисторов.

1. Вертикальный (паразитный) транзистор (рис.4.11). Из эквивалентной схемы можно записать уравнения для токов:

ìïIЭ íIБ ïîIК

=IЭД - aI IКД;

=IЭД (1 - aN )+ IКД (1 - aI );

=- IКД + aN IЭД .

61

 

IБ

IК

 

 

IБ

Б

 

 

 

 

 

 

 

rБ

 

 

 

 

IЭ

Э

rЭ

IЭД

IКД

rК

К

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

IЭ

αIIКД

αNIЭД

IК

 

Э

Б

К

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

p

 

 

CБЭ

CБК

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

n+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б

 

 

 

 

в

 

 

Рис.4.11. Биполярный вертикальный pn–p-транзистор: а - условное обозначение; б - структура; в - эквивалентная схема 2. Горизонтальный (латеральный) транзистор (рис.4.12).

 

 

 

 

 

Б

 

 

 

 

Э rЭ

IЭДIБ

rБ IКД

rК К

 

 

 

 

 

Э

Б

К

IЭ

αIIКД

αNIЭД

IК

p

 

p

SiO2

αПIЭIПД

αПIКIПД

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n+

CБЭ

CБК

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

αПКIКД

 

αПЭIЭД

 

а

 

CБК

IПД

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rП

IП

 

 

 

 

 

П

 

 

 

 

 

 

б

 

 

Рис.4.12. Биполярный горизонтальный pn–p-транзистор: а - структура; б - эквивалентная схема

62

Из эквивалентной схемы можно записать уравнения для

токов:

ìIЭ = IЭД - a I IКД - aП I К IП Д ;

ï

+ aП I К IП Д + a N IЭД ;

ïIК = - IКД

í

- a N - aПЭ ) + IКД (1 - a I - aПК ) + IП Д (1 - aП I Э - aП I

ïIБ = IЭД (1

ï

+ aПЭ IЭД + aПК IК Д .

îIП = - IПД

Параметры горизонтального транзистора приведены в табл.4.3.

Таблица 4.3

Параметры биполярного горизонтального рnр- транзистора

IЭД0,

IКД0,

βN

βI

rЭ,

rБ,

rК,

СБЭ0

СБК0,

τN ,

τI ,

фА

фА

 

 

Ом

Ом

Ом

,

фФ

нс

нс

 

 

 

 

 

 

 

фФ

 

 

 

43

17

80

30

13

265

200

36,

86

12

84

 

 

 

 

 

0

0

5

 

 

 

4.6.Статические ВАХ транзистора

Всхемотехнике успешно используются три включения транзистора: включение nрn-транзистора с общей базой (ОБ) (рис.4.13).

UВХ

 

 

IЭ

 

 

 

 

 

 

IК

 

НАР

IЭ6

 

 

UВЫХ

 

 

 

 

 

 

РН

 

 

IЭ5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IЭ4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IЭ2Э3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UБЭ

 

 

IЭ1

РО

UБК

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UБЭГР UБЭ Н

 

-UБКН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

б

 

 

в

 

 

 

Рис.4.13. Включение np–n-транзистора с ОБ: а - схема; б - входная ВАХ; в - выходная ВАХ

63

Входной ток определяется эмиттерным как

 

 

æ

UБЭ

ö

 

ç

÷

 

IЭ = IЭД 0 çexp

 

-1÷

;

jТ

è

ø

 

1)включение nрn-транзистора с общим эмиттером

(ОЭ) (рис.4.14).

 

IБ

IК

НАР

IБ6

 

UВЫХ

 

РН

IБ5

 

 

IБ4

UВХ

 

 

I

 

 

Б3

 

UБЭ

 

IБ1IБ2

РО UКЭ

 

 

 

Uпробоя

 

UБЭГР UБЭН

 

UКЭН

 

 

 

а

б

 

в

 

Рис.4.14. Включение np–n-транзистора с ОЭ: а - схема; б - входная ВАХ; в - выходная ВАХ

Выходным током является коллекторный ток, который зависит от режима работы транзистора. В этом включении входной ток определяется базовым как

æ

UБЭ

ö

ç

÷

IБ = (1 - aN )× IЭД0 çexp

 

-1÷ .

m ×jТ

è

ø

Наклон выходной характеристики в НАР объясняется не идеальностью транзистора, а именно эффектом модуляции ширины базы;

2)включение nрn-транзистора с общим коллектором

(ОК) (рис.4.15).

UИП

Uвх Uвых

Рис.4.15. Схема включения np–n-транзистора с ОК

64

Такая схема включения транзистора называется эмиттерным повторителем, поскольку UВЫХ = UВХ UБЭН.

65

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]