Главная Отечественные полупроводниковые аналоги



раметра йги в зависимости от тока. При болыыих токах предельная частота ладает; па малых токах частотные свойства транзисторов также ухудшаются.

2.9. Обратные токи переходов

Обратные токн и их зависимость от приложенных напряжений н от температуры учитываются при расчете режима работы диодов и транзисторов, Абсолютное значение обратного тока через переход зависит от свойств мате-.риала, технологии изготовления (геометрии перевода, состояния поверхности), мощности прибора и рабочей температуры.

Обратный ток экспоненциально возрастает с ростом температуры. Считается, что /fj или /оОр примерно удваивается с ростом температуры в германиевых приборах на 8-10°С, у кремниевых - на 10 °С. Приблизитель-«о значение 1 изменяется па 6-8% прн изменении температуры на 1 "С

у германиевых приборов, ча 8-10% - у кремниевых приборов.

Обратные токи обычно определяются для отечественных приборов при максимальных значениях обратного напряжения. Большие значения обратных токов переходов свидетельствуют о недостаточно высоком качестве прнборов.

2.10, Области работы и вольт-амперные характеристики транзисторов

Для транзисторов принято различать четыре области работы; отсечки,

усиления, насыщения н умножения (лавинного пробоя), а также три схемы включения: с общим эмиттером (ОЭ), с общей базой (ОБ) н общим коллектором (ОК),

Транзисторы работают в прямом н в инверсном включениях. В режиме

инверсного включения, в отличие от прямого, эмиттер смещен в обратном «аправленни, а коллектор - в прямом. Транзистор работает при этом в активной области, но его усилительные свойства хуже (например, Asie= =0.1-0,8). Дрейфовые (диффузионные) транзисторы редко используются в таком включении, так как из-за асимметрии конструкции (большой разницы площадей эмиттера н коллектора) и[!версиое усиление мало. Инверсный редким может иметь место во время переходных процессов в импульсных Схем а к.

Вольт-амперные характеристики, приводимые в справочшжах, дают ии-

формацню о работе транзисторов во всех областях и режимах работы на большом и малом сигналах прн различных допустимых сочетаниях токов и напряжений. По ним можно определять ряд ocHOBjibix параметров транзистора, чыбирать рациональное положение рабочей точки, рассчитывать нелинейные искажения, цепи смещения и стабилизации режима. Для анализа режимов и ра".чета схем обычно широко используются два семейства статических характерис.чк: семейства входных и выходных характеристик для схем ОБ и ОЭ. При необходимости по этим характеристикам можно построить проходные характеристики (прямые н обратные). По входным характеристикам определяются параметры Яиб и hug: по выходным -/1226, Yizo, hn, /213, У210 s зависимости от режима.

Наклон начального участка выходных характеристик определяет значение "кэвас- Кроме того, на выходных характеристиках указывают обычно область безопасной работы транзнстсров.

2.11. Импульсный и ключевой режимы работы

Рабочие токи, папряження иди мощности при работе в таких режимах «огут значительно превышать номинальное значение, установленное для режима постоянного тока.

Для переключательных транзисторов в справочниках приводятся импульсные эначе1гия максимально допустимых параметров нли графики позволяю-



1щие определить Ри в зависимости от соотношения длительности импульса (и, скважности Q и частоты. Величина Ри на фронте или спаде импульса может достигать з[!ачений, иреаосходящих значения Рк max- Величина, 1к.атах юбычно определяется экспериментально для заданной длительности импульса ,и ограничивается-значением Рк max.

Время переключения транзистора состоит из суммы времени включения я времени выключения. В свою очередь, время включения состоит из суммы .времени задержки включения и времени нарастания, а время выключения- .из времени задержки выключения (времени рассасывания) и времени спада. Лремя переключения определяется как свойствами самого транзистора, так л выбранной схемой включения транзистора и нара.метрами управляющего сигнала. Оно является функцией граничной частоты (/гр), эмиттерного и коллекторного токов. Получить высокое быстродействие при большом токе затруднительно. ,

Для современных транзисторов (с /rp>iOO МГц) основной вклад в задержку включения вносит значение емкости С. Кремниевые транзисторы имеют большие значения (зд, чем германиевые приборы. Время задержки уменьшается с увеличением мощности включающего сигнала.

Для времени нарастания влияние емкости Сэ незначительно, но играют оль значения /гр и входного тока. На длительность фронта и спада значительное влияние оказывает значение емкости Ск-

Время рассасывания зависит от конкретной схемы включения и режима «змерения. При больших степенях насыщения (или больших запирающих то-.ках) и существенных отклонениях режима использования от указанных в справочнике, значение времени рассасывания может сильно отличаться от его номинального значения.

Транзистор.!ые ключи работают либо в насыщенном, либо в ненасыще[[-ном режиме. При увеличении степени (глубины) насыщения /вкл уменьшает-!ся, а Kj,ri;.T возрастает.

Параметры /гр, Ci-, Сэ. /i2iS рас дают возможность сравнивать переключательные свойства Транзисторов при одинаковых условиях режимов измерения.

Для зарубежных приборов часто приводятся времена /вкл и /выкл, для отечествсЕЕИЫх приборов эти параметры даются лишь для некоторых типов транзисторов, используемых близко к достижимому ими пределу быстродействия. Эти Бремена определяются для конкретной (типовой) электрической -схемы, зависят от элементов внешних цепей (сопротивления нагрузки, сопротивления входной цепи, реактивных сопротивлений) и нсйользуются как справочные или рекламные сведения.

В качестве типового режима измерении, определяющего отношение со-ставляющих входных токов (fi н !.,) и тока коллектора на границе насыщения /к аас, для отечественных транзисторов принято/gi -/32=0,1 - 1к нас,

что является более близким к реальным условиям работы импульсных тран-.зисторов в схемах, чем у зарубежных, у которых принято при измерении

Работа транзистора в режиме насыщения характеризуется также остаточным [lanряжением между коллектором и эмиттером или сопротивлением .насыщения /1<;э,,ас. Параметр Гр;;удобнее использовать при сравнении Транзисторов, чем >k3i8c первый слабо зависит от тока. Значение

иКЭ нзс зависит от геометрических и физических параметров транзистора, поэтому его уменьн1ают выбором определенной геометрии структуры, а также за Счет создания конструкции с эпитаксиальными слоями.

С увеличением степени насыщения (3-5 раз и выше) значение f-кэ нас ii04Tvi не меняется. С ростом температуры оно несколько увеличивается. Вообще большие значения кэгас транзистора и Гпр диода увелнчийают потерь мощности в приборах и С[1Пжают КПД устройств, особенно при работе на больших токах.



Ключевые транзисторы (в отличие от усилительных) обычно имеют малые остаточные напряжения (t/jg U ), высокие значения

КЬОпроб ЭБОпроб Ытах и мэлые врвмена переключения. Для транзисторов, предназначенных для работы в ключевом режиме, не обязате.1Ьно иметь большие значения -jis. общем случае мощность, выделяемая транзистором

в ключевом режиме, состоит из суммы мощностей, выделяющихся на коллекторном переходе в режиме насыщения (Рвнл), в режиме отсечки (Рвыкл), в процессе перехода транзистора из одного режима в другой (пер) и управляющей мощности в цепи базы (Рупр). Прн небольших рабочих частотах (/<! кГц) основной составляющей, определяющей тепловые потери в транзисторе, является Ракл- Мощностью Рпер ограничивается предельная частота работы транзистора.

2.12. Технология изготовления полупроводниковых прнборов

Современный уровень электрических параметров полупроводниковых приборов обусловливается прогрессом технологии их изготовления, связанным с разработкой эффективных методов эпитаксиального выращивания, техникой изготовления фотошаблонов, проведением процессов фотолитографии и диффузии примесей, совершенствованием стабилизирующих и защитных покрытий кристаллов.

Для изготовления переходов полупроводниковых приборов существуют следующие технологические методы: вытягивание из расплава, электрохимические, электроформовка, сплавление, диффузия я ионное внедрение примесей. Первые три метода в настоящее время практически не применяются. Метод сплавления применяется лишь при изготовлении низкочастотных маломощных и мощных германиевых транзисторов и кремниевых дяодов.

Сплавные транзисторы имеют невысокий частотный предел (примерно до 10-15 МГц), достаточно высокие напряжения кБОпроб ЭЕОпроб "Р" чем близкие по значению, малые напряжения насыщения, но большие емкости Сь (из-за большой площади перехода коллектор-база), большой разброс параметров вследствие плохой воспроизводимости процесса сплавлении. Метод сплавления имеет простую технологию.

С помощью диффузионных методов на германии и кремния получают транзисторы со структурами р-п-р и п-р-п. Например, на германии с помощью двойной односторонней диффузии технологически легче получать р-п-р транзисторы, а на кремнии-п-р-п транзисторы. При двойной односто-ронзаей диффузии (базовая область создается диффузиои[[ым легированием) транзисторы имеют высокую частоту, но повышенное сопротивление насыщения "кэнас большое t/j3jj3j.,транзисторы, изготовленные с помощью двусторонней диффузии (диффузионные эмнттер и коллектор), имеют малое кэмас малую предельную частоту.

Для изготовления транзисторных структур широко используются комбинированные методы: сплавление и диффузия или сочетание различных вариантов диффузии. В комбинации с методом сплавления были созданы диффузионно-сплавные и сплавно-диффузионные приборы. Например, базовая область - диффузионная, а коллектор и эмиттер - сплавные. Диффузионно-сплавные транзисторы имеют большое {энас малые пробивные напряжения переходов цвопроб " эБОпроб (несколько вольт), у них более высокая рабочая частота, чем у сплавных приборов. Транзисторы с большими рабочими токами (до десятков ампер) и частотой несколько десятков мегагерц получают методом сплавления - диффузии, так как этот метод позволяет создавать приборы, превосходящие сплавные по частоте.

В настоящее время наибольшие рабочие токи имеют кремниевые транзисторы (кроме сплавных германиевых транзисторов), изготовленные с помощью двусторонней диффузии.



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


0.0132