- •Содержание
- •3Физические основы работы полупроводниковых приборов
- •3.1.Введение, основные термины и определения
- •4.1.Зонная структура полупроводников
- •5.1.Структура связей атомов и электронов полупроводника
- •6.1.Концентрация подвижных носителей заряда в собственном полупроводнике
- •7.1.Примесные полупроводники
- •3.7.1Концентрация носителей заряда в примесных полупроводниках
- •8.1.Электропроводность полупроводников
- •10.1.Вольтамперная характеристика p-n перехода
- •11.1.Пробой p-n перехода
- •12.1.Емкость p-n перехода
- •13.1.Свойство переходов металл-полупроводник
- •4Полупроводниковые диоды
- •3.1.Особенности и свойства полупроводниковых диодов, вольтамперная характеристика диода
- •4.1.Разновидности диодов, система параметров
- •4.4.1Универсальные диоды
- •4.4.2Силовые диоды
- •4.4.3Импульсные диоды
- •4.4.4Стабилитроны
- •4.4.5Варикапы
- •5.1.Система обозначений диодов
- •5Биполярные транзисторы
- •3.1.Вольтамперные характеристики транзисторов
- •4.1.Эквивалентная схема транзистора
- •5.1.Система обозначений и классификация транзисторов
- •6.1.Составные транзисторы
- •6Полевые транзисторы
- •3.1.Вольтамперные характеристики полевого транзистора с p-n переходом
- •4.1.Моп (мдп) – транзисторы
- •5.1.Система обозначений полевых транзисторов
- •7Переключающие приборы
- •3.1.Динисторы
- •4.1.Вольтамперная характеристика динистора
- •5.1.Тринисторы (тиристоры)
- •6.1.Вольтамперная характеристика тринистора
- •7.1.Симисторы
- •8.1.Запираемые тиристоры
- •9.1.Параметры и система обозначений тиристоров
- •8Оптоэлектронные приборы
- •3.1.Светодиоды
- •4.1.Характеристики светодиодов
- •5.1.Система обозначений светодиодов
- •6.1.Фоточувствительные приборы
- •7.1.Вольтамперная характеристика фотодиода
- •8.1.Параметры фотодиодов
- •9.1.Фототранзисторы
- •10.1.Фототиристоры
- •11.1.Фоторезисторы
- •12.1.Оптроны
- •9Вопросы для самопроверки
- •10Контрольная работа.
- •3.1.Методические указания к выполнению контрольной работы.
- •4.1.Оформление отчета по контрольной работе.
- •5.1.Задание.
- •11Пример выполнения контрольной работы
- •Ширина запрещенной зоны:
- •Эффективные плотности состояний:
- •Положение уровня Ферми:
- •Подвижности носителей заряда:
- •Удельное электрическое сопротивление:
- •Отношение полного тока, протекающего через полупроводник к дырочному току:
- •Концентрация основных и неосновных носителей заряда
- •Положение уровня Ферми:
- •Удельное электрическое сопротивление:
- •Отношение полного тока, протекающего через полупроводник к дырочному току:
- •Концентрация основных и неосновных носителей заряда
- •Контактная разность потенциалов
- •Ширина обедненных областей и ширина области пространственного заряда
- •Величина заряда на единицу площади
- •Величина барьерной емкости без внешнего напряжения и при обратном напряжении
- •1Глоссарий
- •Литература.
- •Электроника
3.1.Вольтамперные характеристики транзисторов
Вольтамперные характеристики представляют собой зависимость токов в соответствующих цепях транзистора от приложенных напряжений. Т ак как токи в транзисторе сложным образом связаны с напряжениями в коллекторной и базовой цепях и друг с другом, то при снятии характеристик (рис.3.14) одно из напряжений или ток (параметр) поддерживается неизменным, а другое меняется. Характеристики транзистора называются следующим образом:
зависимость IЭ от ЕБЭ (при ЕБК = const) – входная;
зависимость IК от ЕБК (при IЭ = const) – выходная;
зависимость IК от ЕБЭ (при ЕБК = const) – характеристика прямой передачи.
Рис.3.14. Схема для снятия вольтамперных характеристик
биполярного транзистора.
При определении входной характеристики сначала предположим, что ЕБК = 0. Данную ситуацию можно представить двояко: во-первых, коллекторный вывод никуда не подключать, а во-вторых - соединить его с базой как с общей точкой схемы. В первом случае коллекторный ток равен нулю, и переход эмиттер-база представляет собой диод с соответствующей вольтамперной характеристикой (рис.3.15).
Рис.3.15. Распределение токов при включении
транзистора по схеме с общей базой и ЕБК=0.
При замыкании коллектора с базой из-за наличия контактной разности потенциалов на данном переходе, часть инжектированных электронов втянется в коллектор и вызовет протекание коллекторного тока, однако суммарный ток, потребляемый от источника ЕБЭ и равный IЭ = IК + IБ останется неизменным.
Рис. 3.16. Распределение токов при включении
транзистора по схеме с общей базой и ЕБК ≠ 0.
Похожая картина наблюдается и при ЕБК ≠ 0, т.к. IК ≈ IЭ, а IЭ задается напряжением источника ЕБЭ. Однако в этом случае характеристика сместится немного влево, а при нулевом напряжении ЕБЭ начнет протекать некоторый начальный ток эмиттера IЭН. Первое объясняется эффектом модуляции толщины базы. С ростом ЕБК, её толщина и соответственно объемное сопротивление уменьшаются, что и приводит к возрастанию тока эмиттера.
Рис. 3.17. Входные характеристики транзистора
при включении по схеме с общей базой.
Появление начального тока эмиттера связано с тем, что при наличии обратного тока коллектора IКБО возникает падение напряжения на объемном сопротивлении базы и эта разность потенциалов является прямой (отпирающей) для эмиттерного перехода. Его потенциальный барьер немного снижается и начинает протекать небольшой диффузионный ток.
Выходная характеристика снимается не при фиксированном напряжении ЕБЭ, а при фиксированном токе эмиттера. Так как IК ≈ IЭ, то теоретически это должна быть горизонтальная прямая. На самом деле вследствие зависимости от ЕБК, с ростом напряжения на коллекторе немного возрастает, и выходная характеристика будет наклонена вверх, вплоть до пробоя транзистора.
За счет наличия внутреннего запирающего поля p-n перехода при ЕБК = 0 ток коллектора не прекратится. Снизить его до нуля можно лишь скомпенсировав внутреннее поле внешним, то есть, поменяв полярность источника ЕБК. Тогда при прямом напряжении на коллекторе порядка долей вольта ток через коллекторный переход станет равным нулю, а при дальнейшем увеличении этого напряжения изменит направление.
При снятии выходных характеристик задают различные значения токов эмиттера и строят не одну, а совокупность - семейство выходных характеристик (рис. 3.18).
Рис. 3.18. Семейство выходных характеристик транзистора
при включении по схеме с общей базой.
Ситуация, когда эмиттерный переход открыт, а напряжение на коллекторном переходе - запирающее, соответствует активному режиму работы транзистора (горизонтальный участок ВАХ при ненулевом токе эмиттера). Если полярность ЕБК изменить на прямую, то транзистор перейдет в режим насыщения (начальный участок характеристики). При подаче на оба перехода запирающего напряжения транзистор будет переведен в режим отсечки, при этом IЭ станет равным нулю и ВАХ пойдет практически горизонтально на уровне тока IКБО. Зависимость IК = ƒ(UБЭ), представляет собой характеристику прямой передачи. Так как IК ≈ IЭ, то она похожа на входную ВАХ.