20-03-2013_10-45-00 / 14Диодное включение транзисторов

Диодное включение транзисторов (Диоды интегральных схем на БПТ)

По технологическим соображениям в качестве диодов в полупроводниковых микросхемах используют р-n-переходы транзисторных структур: эмиттерный или коллекторный, а так же их сочетание.

Пять возможных вариантов диодного включения транзисторов представлены на рис.1-5. Каждой из схем 1-5 соответствует определенный признак схемы (рис. 16-20), эквивалентная схема (рис. 11-15) и некоторые параметры: напряжение пробоя (29-30), барьерная емкость используемого перехода (21-24), время восстановления обратного тока диода - параметр, отвечающий за быстродействие – (рис. 25-28). Например, схема 5 с признаком U_кб=0 (рис.18) имеет разрез структуры – рис.6 и эквивалентную схему 12. Работает в этой схеме переход эмиттер-база, значит барьерная емкость, действующая на переходе – С_эб. Эту схему целесообразно использовать в быстродействующих цифровых микросхемах, т.к. заряд накапливается только в базе, поэтому время восстановления обратного тока (т.е. время переключения диода из открытого в закрытое состояние) минимально – 10 нс (рис. 25). В схемах, где работает эмиттерный переход, напряжение пробоя не превышает 5...8 В, барьерная емкость 0,5 пФ, а у диодов на основе коллекторного перехода напряжение пробоя 20...50 В, барьерная емкость 0,7 пФ.

Параметры схем различны, так как концентрация примесей (а значит и носителей) больше в эмиттерном переходе, и площадь коллекторного перехода больше площади эмиттерного.

Схема
Признак схемы	UКБ = 0	Iк = 0	UБ Э= 0	IЭ = 0	UКЭ = 0
Работающий переход	Б–Э	Б–Э	Б–К	Б–К	Б–Э Б–К
Прямое напряжение, В	0,5...0,6	0,5...0,6	0,6...0,7	0,6...0,7	0,5...0,6
Напряжение пробоя, В	5...7	5...7	30–50	30–50	5...7
Барьерная емкость, пФ	0,5	0,5	0,7	0,7	1,2
Время восстановления, нс	10	50	50	75	100

Эти же схемы можно использовать для изготовления стабилитронов. Если необходимы напряжения 5–10 В, то используют обратное включение диода Iк = 0 в режиме пробоя, если требуются напряжения 3–5 В, то применяют обратное включение диода Uбэ= 0, используя эффект смыкания (с ростом напряжения на коллекторе ширина коллекторного перехода расширяется настолько, что ширина базы уменьшается до нуля, переходы транзистора смыкаются, ток беспрепятственно проходит из эмиттера в коллектор, наступает пробой). Для изготовления стабисторов можно использовать схему Uкб = 0.