Физические свойства полупроводников. Собственные и примесные полупроводники. Диффузионные и дрейфовые токи в полупроводниках

Страницы работы

Фрагмент текста работы

ростом обратного Uк ширина базы уменьшается – это и есть эффект модуляции (изменения) ширины базы. Рост коэффициента переноса, уменьшение среднего время диффузии. При низковольтном питании транзистор будет усиливать хуже, чем при высоком (чаще всего 9-15 В).


29. Модель Эберса-Молла.

Модель Эберса-Молла является одной из трех наиболее известных моделей биполярного транзистора. Она описывает его работу при различных соотношениях величин напряжении на электродах, в том числе и в режиме большого сигнала. В основе модели — суперпозиция нормального и инверсного транзисторов, работающих в активном режиме. Переходы транзистора в модели представляются в виде диодов. Часть тока диода каждого из переходов передаётся через базу транзистора  и собирается электродом другого перехода. Схема включает в себя два диода, моделирующих встречно включенные эмиттерный и коллекторный переходы, и два источника тока, учитывающих их взаимное влияние и определяющих усиление транзистора по мощности.

, ,  – соответственно токи эмиттера, коллектора и базы; , - инжектируемые токи эмиттерного и коллекторного переходов;

,  - собираемый ток эмиттерного и коллекторного переходов;  - коэффициент передачи тока эмиттера в активном режиме;

 - коэффициент передачи тока коллектора в инверсном режиме;

, - напряжения на эмиттерном и коллекторном переходах. В активном режиме ширина базы транзистора меняется в соответствии с изменением обратного напряжения на коллекторе. Это приводит к тому, что величина коэффициента передачи тока эмиттера становится функцией напряжения на коллекторе.

Iэбт и Iкбт – соответствующие тепловые токи (токи насыщения) взаимодействующих переходов транзистора. Iкбт =Iкб0/(1-ααI) Iэбт =Iэб0/(1-ααI). Достоинства: описывает все схемы, точность, отсутствие ограничений на уровне сигнала. Недостаток: большое количество вычислений.


30. Биполярный транзистор в режиме усиления.

Нагрузочная прямая. ОБ. Uвхm<Uвыхm. Фаза усиленного сигнала не изменяется. Уравнение динамической (нагрузочной) прямой (выходная). Iк=(Eк-|Uкб|)/Rн. Достоинства: наглядность метода, простота. Недостатки: малая очность.


31. Дрейфовый транзистор.

В дрейфовом транзисторе база легирована неравномерна.  Inдиф+Inдрейф=0 – условие динамического равновесия при отсутствии питающего напряжения; ,

L0<<W – условие преимуществ дрейфового транзистора по быстродействию и по граничной частоте;

- коэффициент переноса. В дрейфовом транзисторе при таком же токе, как  и в бездрейфовом, концентрация электронов в сечении меньше в 3-8 раз. Вследствие этого уменьшается инжектированный в базу заряд, а значит, и диффузионныя ёмкость, что и обусловливает увеличение предельной частоты передачи тока эмиттера. Большинство типов современных транзисторов диффузные.


32. Частотные свойства биполярных транзисторов.

Жир. Буквы – комплексные. ОБ. В схеме с ОБ усилительные свойства транзистора учитываются либо генератором тока h21бI1, либо генератором тока h21бIЭ. Оба генеротора равнозначны. Следовательно, h21бI1= h21бIЭ. Отсюда h21б=h21б I1 / IЭ = h21б I1/(I1 + IС), где I1 – ток, протекающий через rЭ; IС – ток, протекающий через Сэ. Учтём I1= Uб’э/ rЭ, IС=jωCэUб’э Тогда h21б = h21б /(1+ jωCэ

rЭ). Модуль коэффициента передачи тока равен  С ростом частоты модуль

h21б уменьшается. Частоту, на которой модуль h21б уменьшается в раз, называют предельной частотой коэффициента передачи тока эмиттера и обозначаются ωh21б. Эту частоту найдём из условия ωh21б Cэ rЭ=1. Учтём, что fh21б=1/2π Cэ rЭ. Следовательно, зависимость модуля коэффициента передачи тока эмиттера и фазового угле от частоты можно представить в виде

   На частоте fh21б фазовый угол равен 45º. Учтём что ёмкость Cэ является диффузионной ёмкостью, которая равна Cэ.д.=i τб/uТ, где τб – время пролёта носителей заряда через базу. Учитывая это, с также что uТ / i=rЭ, получим Cэ.д.=τб/ rЭ. Время пролёта через базу, обусловленное диффузией, равно τб =W2б/2Dn, где Wб – ширина базы, Dn – коэффициент диффузии электронов. Учитывая это получим fh21б= 2Dn / π W2б. Отсюда следует вывод, что для улучшения частотных свойств необходимо, чтобы база транзистора была узкой. У современных транзисторов 1мкм. Так же следует, что транзисторы типа n-p-n предпочтительнее транзисторов типа p-n-p, поскольку коэффициент диффузии электронов Dn примерно вдовое больше коэффициента диффузии дырок Dp. Улучшить частотные свойства транзистора можно уменьшив время пролёта за счёт создания в базе ускоряющего поля

Похожие материалы

Информация о работе