Считаем канал вертикальным протяженностью от истока до стока. Поле в канале имеет только составляющую, направленную вдоль канала по оси х. Тогда
, (17.30)
Пренебрегая диффузионным током при n+>>n-, запишем плотность дрейфового тока в канале
j = nemeE. (17.31)
Подставим ne = j /meE в (17.30):
Интегрируем (17.32), считая E = 0 при x = 0и подвижность не зависящей от поля Е:
.
(17.32)
; 
.
(17.33)
Выразим напряженность поля через градиент потенциала
; 
.
(17.34)
интегрируем (17.34):
.
(17.35)
где xc - расстояние между истоком и стоком; Uc – стоковое напряжение.
.
(17.36)
Когда поле 
в
канале приближается к критическому, подвижность электронов me
убывает обратно пропорционально 
.
В этом случае уравнение вольт-амперной характеристики СИ-транзистора
аналогично закону трех вторых для вакуумного триода. Заменив 
в (17.32), получим
, где S - поверхность стока.
При повышении сопротивления канал - исток возрастает отрицательное смещение на затворе и "триодные" характеристики превращаются в "пентодные" - насыщающиеся характеристики. Обратим внимание на аналогию между СИ-транзистором и вакуумным триодом. Исток выполняет функции катода, сток - анода, затвор - сетки, канал аналогичен межвитковому пространству сетки, а сопротивление канал - исток аналогично сопротивлению автоматического смещения отрицательного потенциала сетки, включаемого в цепь катода. Подобно процессу ограничения тока эмиссии пространственным зарядом в триоде в рассматриваемой n+ - n- - n+ структуре СМ-транзистора ток стока ограничивается объемным пространственным зарядом.
4. Преимущества СМ-транзисторов
Быстродействие, высокая рабочая частота (до 1 ГГц).
Высокий коэффициент по току и мощности.
Принципиальная совместимость с технологией изготовления интегральных схем, позволяющая создавать интеллектуальные устройства большой мощности.
Высокое входное сопротивление и малая мощность, потребляемая по цепи управления.
Отрицательный температурный коэффициент стока, уменьшающий склонность к тепловому пробою; высокие пробивные напряжения затвор - исток.
5. Области применения СМ-транзисторов
Устройства индукционного нагрева, применяющиеся для закалки рельсов, колес вагонов, плавки металлов, в бытовых микроволновых электропечах.
Источники питания для квантовых генераторов, рентгеновских установок, коммутаторы большой мощности.
Преобразовательные устройства в широком диапазоне мощностей, от тяжелого транспортного электропривода до бытовых электроприборов.
§ 17.4. Вынужденное излучение в р-n-переходе
1. Инжекционный лазер на вырожденном р-n-переходе
Если взять два вырожденных полупроводника n - и р- типов и соединить их, то образуется вырожденный p-n- переход. Рассмотрим такой p-n- переход, созданный при наращивании эпитаксиального слоя арсенида галлия с примесью теллура на подложке из арсенида галлия с примесью цинка. Энергетическая диаграмма показана на рис.17.8, где а - до образования р-n- перехода; б - при отсутствии смещения (V=0); в - при прямом смещении V = (Fn-Fp)/e> DE0/e.
Рис.17.8Уровни Ферми определяются по формулам (16.14.), (16.15). При концентрации легирующей примеси больше эффективной плотности состояний (при Nd > Nc; Na > Nv) уровни Ферми располагаются в разрешенных зонах. При F >> kТ полупроводник становится вырожденным. В процессе соединения двух вырожденных областей полупроводника электроны диффундируют в р-область, а дырки в n-область перехода, создается двойной электрический слой и контактная разность потенциалов Vk = (Fn - Fp)/e. Энергетические уровни в р-области повышаются на eVk. В состоянии равновесия энтропия системы максимальна и уровни Ферми выравниваются (рис.17.8,6).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.