Элементы квантовой механики (стр. 5 из 12)

из сильнолегированных ПП. U

3) Импульсные, высокочастотные и СВЧ диоды. Т.к. обычный p-n переход обладает Сд и Сб, и является инерционным прибором, то на время накопления и рассасывания заряда а базе p-n переход теряет выпрямительные свойства. Для характеристики этих свойств p-n перехода принято 2 параметра:

а) время установления rпрямое

в) время восстановления rобратное

Чем меньше эти времена, тем выше частотные свойства

Импульсные fпереключателя > 1мГц

Вч fпереключателя > 150мГц

ВЧ fпереключателя > 1ГГц

4) Диоды Шоттки образуются на границе металл – полупроводник. Работает только на основных носителях (Сд = 0). Уменьшая площадь перехода, уменьшают Сб. Поэтому fпереключателя = 3 – 15 ГГц.

Применяется очень широко.

5) Фотодиоды – основаны на изменениях проводимости в зависимости от освещённости.

6) Светодиоды – используется явление изменения света в некоторых широкозонных ПП (фосфид галия, карбид кремния и т. д.) при рекомбинации е и «дырок».

Гетеропереходы, диоды с накоплением заряда, варикапы, параметрические диоды,

инжекупонные фотодиоды, фотоэлементы координатно-чувствительные фотоприёмники, лазер на основе p-n перехода, инжекупонный гетеролазер, варисторы – особенности этих специфических p-n переходов

см. [6] Вакулин, Стафеев «Физика ПП приборов».

Ранее были гомопереходы.

Гетеропереход – переход между ПП различной физико – химической природы (например Si – Ge, Si – GaAs, GaAs – GaP(фосфид галия)), причём это не обязательно p-n переходы, могут быть и n-n, p-p (различная ширина запрещённой зоны в полупроводниках)

Диоды с накоплением заряда – для формирования фронтовых сигналов.

Вариканы – ёмкость(барьерная), управляемая U

Варисторы – нелинейное полупроводниковое сопротивление

БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ(Т)

Транзистором называют ПП прибор, обладающий усилительными свойствами по мощности. Именно усиление мощности характеризует транзистор, как усилительный прибор. Нельзя говорить о транзисторе, как об усилителе тока. Тогда трансформатор тока является усилителем, хотя известно, что он усиливает ток , но «гасит» напряжение. Аналогично и транзистор напряжения – увеличивает напряжение за счёт тока.

По принципу действия различают:

- биполярные Т

- униполярные Т

Название Т определяется типом носителя в транзисторе:

основные

биполярные униполярные один тип - основной

неосновные

Биполярный транзистор представляет собой совокупность взаимодействующих встречно – включённых p-n переходов, имеющих общую область – базу.

Э Б К

n1   W

p a) б)

Рабочей зоной является донная зона эмиттера. Тогда Т можно изобразить . Обычно, концентрация n1 >> n2, на б) это отражается значком n+. Сильно легированный электрод с меньшей площадью называется эмиттером, менее легированный с большей площадью – коллектором (собирающий). Процессы в переходах n1 – p и n2 – p взаимно влияют друг на друга, т.к. толщина базы W<1мк и существенное влияние на работу Т оказывает база (Б).

Концентрация носителей в Б может быть равномерной (однородная база), поле в Б отсутствует и движение носителей – диффузия. Такие Т называются диффузионными или бездрейфовыми.

Если примеси распределены неравномерно (см. Больюмановское равновесие в «Параметры ПП»), то в такой Б будет присутствовать внутреннее поле и движение носителей определяется не только диффузией, но и дрейфом. Такие ПП называются дрейфовыми (практически все ИМС)

На рис.б) изображён n – p – n транзистор. Может быть и p – n – p. Разница в полярности напряжений.

РЕЖИМИ РАБОТЫ ТРАНЗИСТОРА



h + P - n

Э -  +К IЭIК





Iб

IЭIК



+ Б -

Iб (ток, обусловленный рекомбинацией)

При нормальном включении переход ЭБ смещают в прямом направлении, а БК – в обратном. При этом эмиттер инжектирует в Б е, которые, ввиду узости Б, очень незначительно рекомбинируют с «дырками», образуя Iб, а большая часть «пролетает» Б и собирается коллектором. При таком включении напряжений коллектор способен собирать только е, поэтому Э должен в основном содержать электролизные составляющие. Для этого область Э выполняют сильно легированной (n+).

В таком режиме токи IК и IЭ почти одинаковы:

IЭ = IК + Iб

Iб очень малый и обусловлен рекомбинацией основных носителей в области базы, а также инжекцией «дырок» из базы в эмиттер.

Обратно смещённый коллекторный переход имеет большое сопротивление (сотни кОм – единицы мОм) поэтому включение в цепь коллектора достаточно больших сопротивлений нагрузки практически не повлияет на величину IК, а на Rн будет выделяться большая мощность.