Главная Импульсный режим работы



непосредственно к переходам транзистора. Эти напряжения из-за падения напряжении (grg на объемном сопротивлении базы несколько отличаются от внешних напряжений:

«э-6 = «э-б+бб; «к-б = «к-б«бб- (8-33)

Из этих равенств вытекает, что независимо от величины

«к = «к-э = «К-6+ «6-э = «к-6 +«б.э- (8 -ЗЗа)

3. Равновесное состояние. В отличие от бездрейфового транзистора в я-базе дрейфового транзистора концентрация донорной


Рис. 14.

Рис. 15.

примеси N распределена по толщине базы неравномерно (рис. 15), по закону, близкому к экспоненциальному [97-100, 108, 122]:

N=N{x) N(0)e~"=:Nse"", (8.34)

где N (0) = Ng - концентрация примеси у эмиттерного перехода;

- постоянная диффузии примеси в базе.

Концентрация примеси у коллекторного перехода {х = w)Nf, = <= N (w) =• А/эе~. Отношение концентраций

« =e- = ц и - = >с = 1пц (8.35)

- параметры неравномерности распределения примеси в базе-Для дрейфового транзидтора типично значение т) s 10 (х S 7). При т) = 1 имеет место равномерное распределение примеси, показанное на рис. 15 пунктиром, что типично для бездрейфового транзистора.

4. В равновесном состоянии в базе устанавливаются равновесные концентрации основных (тщ) и неосновных (рбо) ндсителей тока, причем гщв (х) {х). Концентрация же pgo (х) определяется из условия термодинамического равновесия: що WpeoW = HioPio, где nto => pio - равновесные концентрации в чистом полупроводнике. Таким образом,

«60

niO x/Lk,

(8.36)



Графики таких распределении показаны (в логарифмическом масштабе) на рис. 16; пунктиром показано распределение концентраций носителей в бездрейфовом транзисторе.

5. Электрическое поле, в базе. При неравномерном распределении примеси в базе возникает электрическое поле, направленное в п-базе от эмиттерного перехода к коллекторному. Напряженность этого поля

0,026 В).

(8.37)

У бездрейфового транзистора Kjv = О и 6. Граничные неравновесные концентрации неосновных носителей. При приложении к переходу внешнего напряжения возникает либо инжекция в базу неосновных носителей через переход (при прямом его смещении), либо экстракция неосновных носителей

из базы в переход (при обрат-Z ..(<г-/ -ё ном его смещении). В обоих

"Ю-и см случаях концентрации неос-

новных носителей (дырок в п-базе) у эмиттерного (х. = 0) и коллекторного (дгш) переходов зависят от приложенных к этим переходам напряжений:


Рис 16.

(8.38)

эти формулы справедливы для дрейфовых и бездрейфовых транзисторов как в стационарных, так и переходных режимах,

7. Распределение концентрации неосновных носителей при стационарном активном режиме транзистора. При нормальном смещении переходов транзистора (ig.g = -щ > О, w.g < 0) имеет место инжекция дырок в /г-базу через эмиттерный переход и их экстракция в коллекторный переход. В результате этого в базе устанавливается неравновесная концентрация дырок pg (х), и вдоль базы, в направлении к коллектору, протекает ток i = i (л:); приближенно можно полагать, что этот ток в основном является дырочным. Дырочный ток содержит в общем случае и диффузионную, и дрейфовую составляющие:

рлрМ = 9 5-р,(х)Я , (8.39)

где Dp - коэффициент диффузии дырок в базе. В неоднородной базе Dp = Dp (х), и за значением Dp= const принимают усредненную по всем сечениям величину Dp (л:).

Граничные значения концентрации pg {х) находятся из формул (38), после чего из решения уравнения непрерывности находится сама функция pg (х) [98-99]. При стационарном активном



режиме работы и пренебрежимо малом токе базы (ввиду чего при любом X ток ( (л;) s ip (х) s /к = /3 = const) относительная величина концентрации дырок в. базе выражается функцией [108]

1 -е

= Ф{.-). (8-

(8.40а)

- граничная концентрация дырок в базе бездрейфового транизстора, выражаемая функцией рб (х) при х = О и Xfj = 0.

Графики функции (40) изображены на рис. 17. В точке x/w = 1 эта функция равна нулю при любом значении Xj; согласно формуле (38), это обусловлено экстракцией дырок при -«к.б > Фт. ввиду чего Рб (w) = 0*>. Верхний из графиков (рис. 17) относится к бездрейфовому транзистору. В этом случае = О, и согласно формулам (39) ток в любом сечении базы является чисто диффузионным (он пропорционален градиенту dp/dx ). Так как при /б = О юк ip (х) = const, то рассматриваемый график - прямая. Остальные графики относятся к дрейфовым транзисторам.

Чем больше величина и, тем в большей части базы концентрация Рб (х) почти неизменна и соответственно dp/dx 0. Поэтому согласно формулам (39), в этой части базы ip диф (л;) s О, а 1рдр(А;) S /к = const. При этом, так как согласно формуле (37) с увеличением Хд, возрастает Е, то в соответствии со второй формулой (39) уменьшается концентрация pg (х). Однако при любом значении x с возрастанием координаты x/w (рис. 17) постепенно уменьшается концентрация pg (х), а величина dpldx \ возрастает. В соответствии с этим постепенно уменьшается дрейфовая составляющая дырочного тока и возрастает его диффузионная составляющая, но их сумма в любом сечении базы при принятом условии постоянна. У коллекторного перехода концентрация рб {w) = О и ток (р (ш) при любом является чисто диффузионным. Поэтому у коллекторного перехода величина dpldx не зависит от Хд,.

8. Временем пролета Тт называется среднее время, в течение


0,г 0,fy 0,6 0,8 Рис. 17.

*> При выводе функции (40) принималось рб (ш)) = 0.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 [55] 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195


0.0096