- •Введение
- •Развитие электроники
- •Особые свойства электронных приборов
- •Глава 1. Физические основы проводимости полупроводников
- •1.1. Общие сведения о полупроводниковых материалах
- •1.1.1. Энергетические зонные диаграммы кристаллов
- •1.1.2. Прохождение тока через металлы
- •1.2. Собственная проводимость полупроводников
- •1.3. Примесная проводимость полупроводников
- •1.3.1. Электронная проводимость. Полупроводник n-типа
- •1.3.2. Дырочная проводимость. Полупроводник p-типа
- •1.4. Однородный и неоднородный полупроводник
- •1.5. Неравновесная концентрация носителей
- •1.6. Прохождение тока через полупроводники
- •1.7. Уточнение понятий “собственные” и “примесные” полупроводники
- •Глава 2. Количественные соотношения в физике полупроводников
- •2.1. Распределение Ферми. Плотность квантовых состояний
- •2.2. Функция распределения Ферми – Дирака
- •2.3. Плотность квантовых состояний
- •2.4. Концентрация носителей в зонах
- •2.5. Собственный полупроводник
- •2.6. Примесный полупроводник. Смещение уровня Ферми
- •Глава 3. Электронно-дырочный переход
- •3.1. Образование и свойства р-п перехода
- •3.1.1. Виды p-n переходов
- •3.1.2. Потенциальный барьер
- •3.1.3. Токи р-n перехода в равновесии
- •3.1.4. Электронно-дырочный переход при внешнем смещении
- •3.2. Вольт-амперная характеристика р-п перехода
- •3.2.2 Влияние температуры на характеристику и свойства р-п перехода
- •3.2.3. Емкость р-п перехода
- •Глава 4. Полупроводниковые диоды
- •4.1 Диоды
- •4.1.1. Реальная вольт-амперная характеристика (вах) диода
- •4.1.2. Параметры диода
- •4.2. Разновидности диодов. Точечные и плоскостные диоды
- •4.2.1. Выпрямительные и силовые диоды
- •4.2.2. Тепловой расчет полупроводниковых приборов
- •4.2.3. Кремниевые стабилитроны (опорные диоды)
- •4.2.4. Импульсные диоды
- •4.2.5. Туннельные и обращенные диоды. Туннельный эффект. Туннельные диоды (тд)
- •4.2.6. Варикапы
- •4.4. Обозначение (маркировка) несиловых диодов
- •Глава 5. Биполярный бездрейовый транзистор
- •5.1. Устройство и принцип действия
- •5.2. Основные соотношения для токов. Коэффициент передачи тока
- •5.2.1. Возможность усиления тока транзистором
- •5.3. Три схемы включения транзистора
- •5.4. Статические характеристики транзистора
- •5.5. Предельные режимы (параметры) по постоянному току транзистора
- •5.6. Малосигнальные параметры и эквивалентные схемы транзистора
- •5.6.1. Зависимость внутренних параметров транзистора от режима и от температуры
- •5.6.2. Четырехполюсниковые h-параметры транзистора и эквивалентная схема с h-параметрами
- •5.6.2.1. Определение h-параметров по статическим характеристикам
- •5.6.2.2. Связь между внутренними параметрами и h-параметрами
- •5.7. Частотные свойства транзисторов. Дрейфовый транзистор
- •5.7.1. Частотно-зависимые параметры
- •5.7.2. Дрейфовый транзистор
- •Глава 6. Полевые (униполярные) транзисторы
- •6.1. Унитрон
- •6.3. Параметры и эквивалентная схема полевого транзистора
- •6.4. Обозначение (маркировка) и типы выпускаемых транзисторов
- •Глава 7. Тиристоры
- •7.1. Устройство и принцип действия тиристоров
- •7.2. Закрытое и открытое состояние тиристора
- •7.2.1. Закрытое состояние тиристора (ключ отключен)
- •7.2.2. Открытое состояние (ключ включен)
- •7.3. Включение и выключение тиристора
- •7.4. Параметры тиристора
- •7.5. Типы и обозначения силовых тиристоров
- •Глава 8. Интегральные микросхемы.
- •8.1 Общие сведения о микросхемах.
- •8.1.1 Классификация микросхем.
- •8.1.2. Обозначения имс
- •8.2. Сведения по технологии получения имс
- •8.2.1. Исходные материалы
- •8.2.2. Групповой метод. Планарная технология
- •8.3. Планарно – эпитаксиальный цикл.
- •8.3.1. Эпитаксия.
- •8.3.2. Окисление поверхности кремния.
- •8.3.3. Первая (разделительная) диффузия.
- •8.3.4. Вторая (базовая) и третья (эмиттерная) диффузии.
- •8.3.5. Металлизация (межсоединения).
- •8.3.6. Фотолитография.
- •8.4. Особенности и перспективы развития интегральных схем.
- •8.4.1. Особенности имс.
- •8.4.2. Перспективы развития.
- •Библиографический список
- •Глава 8. Интегральные микросхемы ……………………………………… 61 Библиографический список ……………………………………………….. 78
5.6.2. Четырехполюсниковые h-параметры транзистора и эквивалентная схема с h-параметрами
Четырехполюсниковые h-параметры транзистора получены на основе теории четырехполюсников, согласно которой любую линейную систему с неизвестной структурой (часто называемую "черным ящиком") можно представить четырехполюсником с параметрами, отражающими взаимодействие "черного ящика" с другими элементами. Ценным в этой теории является то, что параметры четырехполюсника ("черного ящика") могут быть определены по внешним измерениям, в частности по опытам холостого хода и короткого замыкания на входе и выходе четырехполюсника. Из всех возможных взаимосвязей, входных и выходных величин четырехполюсника для транзисторов более подходящей является смешанная система, в которой за независимые принимаются входной ток I1 и выходное напряжение U2 (рис.5.11,а). Величины U1 , I2 - это функции первых двух величин:
(5.18)
Для полных значений токов и напряжений транзистор является нелинейной системой и уравнения (5.18) определяют координаты точки на статических характеристиках.
а б
Рис. 5.11
Малые приращения токов ∆I для линейных участков характеристик связаны линейной зависимостью с приращениями ∆U:
(5.19)
Производные, являющиеся коэффициентами в системе линейных уравнений (5.19), обозначают h11, h12, h21, h22 (читаются h - один-один, h -один-два и т.д.).
Заменяя приращения малыми переменными составляющими U1, i1, U2, i2, можно вместо (5.19) записать общепринятую малосигнальную систему уравнений транзистора с h - параметрами, соответствующую линейному четырехполюсному (рис.5.11,6):
(5.20)
Коэффициенты в (5.20), называемые h-параметрами, имеют следующий смысл:
h11 - входное сопротивление при коротком замыкании на выходе,
h12 - коэффициент обратной связи по напряжению при холостом ходе на входе,
h21 - коэффициент передачи тока в прямом направлении при коротком замыкании на выходе,
h22 - выходная проводимость при холостом ходе на входе,
и определяются измерениями токов i1, i2 и напряжениями U1, U2 во внешних выводах. Простота осуществления режимов короткого замыкания на выходе (достаточно включить на выходе емкость не очень большой величины) и холостого хода на входе (достаточно включить во входную цепь индуктивность, не очень большой величины) по переменной составляющей (постоянные составляющие при этом могут быть любые) обусловили преимущественное использование h‑параметров из всех возможных (y-параметров, z-параметров и др.).
Эквивалентная схема с h-параметрами, соответствующая системе уравнений (5.20), приведена на рис.5.12. Направления токов соответствуют принятым в теории четырехполюсников. Эквивалентная схема одинакова для всех трех схем включения транзистора, но величины элементов схемы (величины h-параметров) будут разные. Поэтому для каждой схемы включения h-параметры снабжаются индексами: Б - для схемы ОБ, Э - для схемы ОЭ, К - для схемы ОК. Например, h11Б, h21Э и т.д.
Всправочниках приводятсяh‑параметры для схемы ОБ или ОЭ, измеренные в типовом режиме транзистора на низкой частоте (до 800 Гц). Пересчет h-параметров из одной схемы в другую производится по готовым формулам. Часть этих формул приведена в табл. 5.1.
Таблица 5.1
Формулы пересчета h-параметров
Пересчет |
h11 |
h12 |
h21 |
h22 |
Из схемы ОБ в схему ОЭ | ||||
Из схемы ОЭ в схему ОБ | ||||
Если предполагаемый режим транзистора не соответствует типовому, то h-параметры должны быть определены заново в этом режиме.
Поскольку теоретический пересчет h-параметров из типового в выбранный режим довольно сложен (зависимость h-параметра от режима имеет сложный вид), производится непосредственное измерение h-параметров в выбранном режиме. Приближенно h-параметры могут быть определены для любого режима по статическим характеристикам.