Разработка интегральной микросхемы (уровень рабочих вибраций - от 1 до 200 Гц), страница 5

Основными электрическими параметрами транзистора являются:

а) - зависимость тока эмиттера от напряжения эмиттер-база ();

б) коэффициент усиления по току в режиме общей базы(ОБ) и общий эмиттер(ОЭ) и его зависимость в диапазоне частот, соответственно ;

в) - падение напряжения на коллекторе в режиме насыщения;

г) - напряжение пробоя коллектора в режиме ОЭ.

Зависимость тока эмиттера от  определяется по формуле:

, где - площадь перехода эмиттер-база, максимальный размер эмиттера, который является типовым для транзистора;

;

;

;

 - ширина базы;

- концентрация электронов в базе;

- концентрация дырок в базе.

- концентрация собственных носителей заряда в полупроводнике при температуре , для кремния при температуре Т, (примем ) определяется по формуле:

;

, где - подвижность электронов в базе, определяемая  в зависимости от концентрации примесей в базе по графику[2, рис.5.16] для типовых структур.

Оптимальная площадь эмиттерного перехода определим по формуле:

Характеристика  имеет явно выраженное напряжение отсечки , которое определяет ощутимую по току инжекцию электронов в базу. Напряжение отсечки  ориентировочно определяет падение напряжения при прямом включении на переходе эмиттер-база, которое для транзистора составляет величину в пределах

Напряжение отсечки определяется по формуле:

, где

Коэффициент усиления транзистора по току определяется по формуле:

, где , фиксированы типовым распределением примеси;

- диффузионная длина неосновных носителей в базе для типовых транзисторов.

;

Коэффициент усиления по току в режиме  общей базы определяется по формуле:

Величина обедненного слоя перехода база-коллектор определяется по формуле:

, где  и  диэлектрические постоянные вакуума и кремния соответственно;

- внешнее напряжение на переходе база-коллектор;

- градиент концентрации примесей на переходе, определяется из графика [3,рис.1.3.];

.

От сопротивления тела коллектора  зависит быстродействие  транзистора. Для расчета сопротивления коллекторную область разбивают на участки простой конфигурации, для которых несложно подсчитать вносимое ими сопротивление.

Сопротивление простейших конфигураций можно определить по формулам:

для а: ;

для б: ;

для в: ;

для г: .

Размеры взятого нами маломощного типового транзистора[1,стр.42,Рис1.37а]

; ; ; ; ; ;;

; ; ;

 - удельное сопротивление коллектора. Рассчитаем  сопротивления тела коллектора.

Рассчитаем барьерные емкости изолирующего, эмиттерного и коллекторного переходов.

 - удельное сопротивление коллектора. 

- удельная барьерная емкость дна эмиттерного перехода

- удельная барьерная емкость бока эмиттерного перехода.

- емкость эмиттерного перехода

Емкость коллекторного перехода находим как:

, где

,

Барьерную емкость изолирующего перехода находим как:

, где ,

Определим основные параметры транзистора: статический коэффициент передачи  и коэффициент усиления .

, где - коэффициент инжекции эмиттерного p-n-перехода, - коэффициент переноса.

Коэффициент переноса определяем по формуле:

, где - среднее время жизни неосновных носителей в базовой области;

Коэффициент инжекции эмиттерного p-n-перехода определяем по формуле:

,где - средний коэффициент диффузии дырок в эмиттере, - удельное количество донорной примеси в эмиттере.

; ; ; ; ; ; .

;

Если считать , , , то получим что:

.

Из приведенного выше уравнения можно найти , необходимое для расчета :

;

Найдем удельное количество донорной примеси в эмиттере:

Определим количество акцепторной примеси базовой области n-p-n транзистора :

, где

- максимальная концентрация примеси в базовой области;

- координата максимальной концентрации примесей в базовой области.

  Тогда получим:

Окончательно коэффициент инжекции:

Тогда статический  коэффициент передачи:

Коэффициент усиления по току:

Частотная характеристика транзистора описывается параметром , т.е. частотой при которой схема имеет величину статического коэффициента передачи, равную единице (). Постоянную времени коэффициента передачи можно представить как:

, где - постоянная времени эмиттерного перехода; - постоянная времени пролета носителей через базовую область; - постоянная времени, определяющая пролет носителей через обедненный слой;- постоянная времени коллекторного перехода.

Найдем постоянную времени эмиттерного перехода по формуле: