
- •Глава 1. Введение в физику полупроводников.
- •1. Энергетические уровни твердого тела.
- •2. Зонная структура полупроводников и типы проводимости.
- •Законы распределения носителей в зонах полупроводника.
- •Концентрация носителей в собственном и примесном полупроводниках.
- •С ростом температуры, когда примесный полупроводник постепенно превращается в собственный, уровень Ферми смещается к середине запрещенной зоны.
- •Подвижность носителей.
- •6. Электропроводность.
- •7. Рекомбинация носителей.
- •8. Законы движения носителей в полупроводниках.
- •9. Кинетика носителей заряда в полупроводниках.
- •10. Эффект поля.
- •Глава 2. Электронно-дырочные переходы.
- •1. Основные определения.
- •2. Классификация p-n переходов.
- •3. Структура p-n перехода.
- •4. Анализ перехода в равновесном состоянии.
- •5. Анализ перехода в неравновесном состоянии.
- •6. Контакт металл-полупроводник.
- •Глава 3. Полупроводниковые диоды.
- •1.Исходные предпосылки.
- •3. Характеристические сопротивления.
- •4. Обратная характеристика реального диода.
- •5. Эквивалентная схема диода по постоянному току при обратном смещении.
- •Пробой p-n перехода.
- •7. Прямая характеристика реального диода.
- •8.Барьерная и диффузионная емкости диода.
- •9. Классификация диодов.
- •1) По технологическим методам создания электрических переходов и диодных структур
- •2) По выполняемой функции диодов.
- •1.Выпрямительные низкочастотные диоды. Они используются в источниках питания для выпрямления переменного тока.
- •3. Импульсные диоды. Предназначены для работы в импульсном режиме, т.Е. В устройствах формирования и преобразования импульсных сигналов, ключевых и цифровых схемах.
- •Глава 4. Биполярные транзисторы.
- •1. Введение.
- •2. Способы включения транзистора.
- •3. Распределение носителей в базе.
- •4. Модуляция толщины базы.
- •5. Статические характеристики транзистора.
- •6. Статические параметры транзистора.
- •7. Динамические параметры транзистора.
- •2. Коэффициент переноса. Для определения коэффициент переноса воспользуемся нестационарным уравнением диффузии:
- •8. Характеристики и параметры транзистора при включении с общим эмиттером.
- •9. Схема с общим коллектором
- •10. Разновидности дискретных транзисторов
- •Глава 5. Полевые транзисторы.
- •Введение.
- •2. Полевой транзистор с управляющим p-n переходом.
- •Крутизна характеристики:
- •Выходное сопротивление
- •3) Коэффициент усиления:
- •Цепь затвора характеризуется входным сопротивлением транзистора:
- •2. Полевые транзисторы с изолированным затвором.
- •2. Эквивалентные схемы полевых транзисторов.
- •Глава 6. Элементы интегральных схем.
- •3. Особенности устройств цифровых интегральных схем на биполярных транзисторах.
- •Глава 1. Усилительные каскады на биполярных транзисторах.
- •1.1. Усилительный каскад с общим эмиттером.
- •Расчет усилительного каскада по переменному току.
- •1). Средние частоты.
- •2). Нижние частоты.
- •3). Верхние частоты.
- •Глава 2. Усилители на полевом транзисторе с управляющим p-n-переходом и n-каналом.
- •1.1. Расчет усилительного каскада по постоянному току.
- •2.2. Расчет усилительного каскада по переменному току.
- •Сопротивление .
- •1). Основные расчетные соотношения в области средних частот.
- •2) Основные расчетные соотношения в области нижних частот.
- •3) Основные расчетные соотношения в области верхних частот.
2. Способы включения транзистора.
При нормальном включении транзистора на эмиттерном переходе действует прямое напряжение, а на коллекторном – обратное. При этом электроны инжектируются из эмиттера в базу, проходят ее почти без рекомбинации (поскольку ширина базы мала) и беспрепятственно попадают в коллектор, находящийся под положительным потенциалом.
Таким образом, при нормальном включении коллектор собирает поступившие в базу неосновные носители.
При указанной полярности напряжения коллектор способен собирать только электроны, поэтому ток эмиттера должен содержать в основном электронную составляющую. Для этого эмиттер легируют значительно сильнее, чем базу.
В нормальном включении токи коллектора и эмиттера почти одинаковы с точностью до небольшого тока базы. Последний компенсирует убыль основных носителей (дырок) в результате рекомбинации, которая имеет место даже при очень малой толщине базы, а также в результате небольшой инжекции дырок из базы в эмиттер.
Сопротивление
обратно смещенного коллекторного
перехода очень велико – несколько МОм
и более. Поэтому в цепь коллектора можно
включать большие сопротивления нагрузки,
не изменяя величину коллекторного тока.
Соответственно в цепи нагрузки может
выделяться значительная мощность.
Сопротивление прямо смещенного
эмиттерного перехода, напротив, мало.
Например, при токе
мА оно составляет всего
Ом. Поэтому при почти одинаковых токах
мощность, потребляемая в цепи эмиттера,
оказывается несравненно меньше, чем
мощность, выделяемая в цепи нагрузки.
Следовательно, транзистор способен
усиливать мощность, т.е. является
усилительным прибором.
Необходимо подчеркнуть, что транзистор представляет собой, вообще говоря, обратимый прибор, т.е. эмиттер и коллектор можно поменять местами, сохранив в той или иной мере работоспособность прибора. Такой вывод вытекает из однотипности крайних слоев. Однако в связи с несимметричностью слоев (площадь эмиттерного слоя меньше, чем площадь коллекторного слоя), а также различием материалов эмиттера и коллектора в большинстве типов транзисторов нормальное и инверсное включение неравноценны. Передача тока при инверсном включении значительно хуже, чем при нормальном. Причины этого следующие. Во-первых, в связи с малым легированием коллектора мала электронная составляющая коллекторного тока. Во-вторых, площадь реального коллектора значительно больше эмиттера, поэтому на эмиттер попадает лишь небольшая часть электронов, инжектированных коллектором.
Особое место в работе транзистора занимает режим насыщения или режим двойной инжекции. В этом режиме на обоих переходах – эмиттерном и коллекторном – действуют прямые напряжения. Следовательно, эмиттер и коллектор инжектируют носители в базу навстречу друг другу и одновременно каждый из них собирает носители, дошедшие от другого.
Если оба перехода смещены в обратном направлении, то через транзистор будет протекать минимальный тепловой ток. Такой режим называется режимом отсечки.
Выше
подразумевалось, что оба напряжения на
эмиттере и коллекторе (
и
)
отсчитываются относительно базы,
принятой за основной электрод, общий
для входной и выходной цепей транзистора.
Такое включение транзистора (рис.4.3а),
позволяющее строго и наглядно изучить
его физические свойства и параметры,
называют включением с общей
базой и
обозначают ОБ. Но оно не обеспечивает
усиления по току и обладает малым входным
сопротивлением, что делает ее не
оптимальной для большинства применений.
Основное применение в схемах находит
другое включение - с общим эмиттером
(рис.4.3б); обозначают такое включение
буквами ОЭ. Третий вариант включения –
схема с общим
коллектором
(ОК, рис. 4.3в).