Вопрос 22
Связи между токами и напряжениями в транзисторе для 4-х режимов включения хорошо согласуются с удобной и понятной математической моделью Эберса-Молла, основанной на эквивалентной схеме, состоящей
Из двух диодов (эмиттерного и коллекторного), включенных встречно, и двух источников тока, отображающих взаимодействие этих диодов
Рис 45 эквивалентная нелинейная модель Эберса-Молла для БТ
где Iэбк иIкбк - обратные токи эмиттерного и коллекторного переходов, измеряемые при коротком замыкании соответствующей остающейся части схемы.
С учетом (39) и (40) соотношение (38) преобразуется следующим образом:
В вычислительных методах анализа транзисторных схем с помощью ЭВМ широкое распространение получила нелинейная модель транзистора Гуммеля-Пуна, которая основывается на решении инт-ных соотношений для зарядов и связывает внешние электрические характеристики с зарядом в базе транзисторной структуры. Это очень точная модель, объясняющая многие физические эффекты, но для ее описания требуется большое число параметров, так для анализа в широком частотном диапазоне необходимо 25 параметров.
Последовательное упрощение модели Гуммеля-Пуна в конце концов приводит к модели Эберса-Молла.
Вопрос 17
Существенное значение при использовании диодов в импульсном режиме в быстродействующих схемах имеет время восстановления обратного сопротивления. Изготовление p-nпереходов методом диффузии примеси значительно улучшаетtвосст. В этом случае распределение концентрации примесей полупроводников будет неравномерно (рис 34а). полупроводниковые диоды, построенные по заданному принципу, называютсядиодами с накоплением заряда (ДНЗ).
Наличие градиентов концентрации носителей близи границы p-nпереходов вызывает встречное диффузионное и дрейфовое движение потоков носителей в пограничных сp-nпереходом областях полупроводниковой структуры. В результате чего возникает состояние равновесия с определенной напряженностью электрического поля
Прямое напряжение, поданное на диод, создает инжекцию дырок из р-области в n-базу диода. Однако, из-за наличия внутреннего тормозящего поля в базе, дырки не проникают вглубь области базы, а оказываются «прижатыми» непосредственно к границе перехода встроенным электрическим полем с напряженностью Е (18). При обратном напряжении «прижатые » встроенным полем к границе перехода накопленные дырки намного быстрее экстрагируютсяp-nпереходом, чем при отсутствии внутреннего поля, и создают большой обратный ток, величина которого характеризуется сопротивлением нагрузки. При этом время восстановления уменьшается в 30-50 раз. Время жизни неравновесных носителей в базе делается достаточно большим, чтобы удержать заряд, накопленный за время действия импульса прямой полярности. Это явление позволяет формировать импульсы с очень короткими задними фронтами.
Рис 34 а) распределение примесей в базе; б) переходный процесс при прохождении импульсного синапса в ДНЗ
К импульсным ДНЗ применяют такие же требования как и к обычным – минимальная величина сопротивления и базы и малая емкость p-nперехода.
Эффектом резкого восстановления обратного сопротивлении обладают в той или степени все полупроводниковые диоды, у которых переход получен методом диффузии примеси. Например диоды В312, 1А401А и ряд других.
Еще большим быстродействием по сравнению с ДНЗ обладают диоды Шотки.
Диоды Шотки
Диоды Шотки – это полупроводниковые приборы, построенные на основе структуры металл-полупроводник. Такой электрический переход обладает рядом особенных свойств (отличных от свойств полупроводникового p-nперехода). К ним относятся:
понижение падения напряжения при прямом включении
высокий ток утечки
очень маленький заряд обратного восстановления
последнее объясняется тем, что по сравнению с обычным p-nпереходом, у таких диодов отсутствует диффузия, связанная с инжекцией неосновных носителей. То есть они работают только на основных носителях, а их быстродействие определяется только барьерной емкостью. В диодах Шотки предельная частота значительно выше обычных диодов. Изготавливают диоды Шотки обычно на основе кремния или арсенида галлия, реже на основе германия.