Потенциальный барьер - эмиттерной переход
Cтраница 4
Происходит своеобразное перекачивание энергии от постоянной составляющей электрического поля к переменной составляющей. Посредниками в этом перекачивании энергии являются носители заряда, инжектированные из эмиттера и дошедшие до коллекторного перехода. Для их инжекции требуется произвести относительно небольшую работу, так как высота потенциального барьера эмиттерного перехода мала. [46]
 |
Конструкция фототранзистора.| Двухполюсная схема включения фототранзистора. [47] |
При освещении базы в ней появляются свободные электроны и дырки. Для базы фототранзистора типа рпр дырки являются неосновными носителями зарядов, поэтому они втягиваются полем коллекторного перехода в коллектор, увеличивая ток в его цепи. Оставшиеся в базе основные носители зарядов ( электроны) создают пространственный заряд, снижающий высоту потенциального барьера эмиттерного перехода. При этом облегчается переход дырок из эмиттера в базу, а затем в коллектор, что приводит к еще большему росту коллекторного тока, проходящего через нагрузочное сопротивление. [48]
Оптический сигнал генерирует неравновесные носители в базовых областях 5 и 6 фототиристора, образующих р-п-переход, смещенный внешним источником Еа в обратном направлении. Носители разделяются электрическим полем р-п-пе-рехода. Через переход протекает фототок, а в базовых областях 5 и 6 накапливаются основные носители, понижающие потенциальный барьер эмиттерных переходов. Снижение потенциального барьера повышает инжекцию носителей из эмиттеров в базы. Фототиристор остается во включенном состоянии после окончания импульса светового потока. [49]
С увеличением напряжения, приложенного к тиристору, увеличивается прямое напряжение и на эмиттерных переходах. Электроны, инжектированные из n - эмиттера в р-базу, диффундируют к р-п-переходу коллектора, проходят коллекторный переход и попадают в га-базу. Поэтому часть электронов, оказавшись в потенциальной яме - базы, образует избыточный отрицательный заряд, который, понижая высоту потенциального барьера правого эмиттерного перехода, вызывает увеличение инжекции дырок из р-эмиттера в n - базу. Инжектированные дырки диффундируют к / j - n - переходу коллектора, проходят через этот переход и попадают в р-базу. Дальнейшему их продвижению по тиристорной структуре препятствует небольшой потенциальный барьер левого эмиттерного перехода. Следовательно, в р-базе происходит накопление избыточного положительного заряда, что обусловливает увеличение инжекции электронов из n - эмиттера. В режиме, соответствующем второму участку, напряженке на коллекторном переходе оказывается прямым из-за большого заряда, накопленного в базах. [50]
В активном режиме прямое смещение эмиттерного перехода создается за счет включения постоянного источника питания 1 / ЭБ, а обратное смещение коллекторного перехода - за счет включения источника t / KB. Величина 11ЭБ имеет небольшое значение, близкое к высоте потенциального барьера, и составляет доли вольт. Величина t / KB на порядок больше С / ЭБ и ограничивается напряжением пробоя коллекторного перехода. При включении источников питания 1 / ЭБ и 1 / КБ потенциальный барьер эмиттерного перехода снижается за счет С / Эв а потенциальный барьер коллекторного перехода повышается за счет 1 / КБ. Дырки эмиттера легко преодолевают понизившийся потенциальный барьер и за счет диффузии инжектируются в базу, а электроны базы - в эмиттер. Дырки эмиттера диффундируют в базе в направлении к коллекторному переходу за счет перепада плотности дырок по длине базы, большинство из них доходит до коллекторного перехода, а незначительная часть рекомбинирует с электронами базы. Для уменьшения потерь дырок на рекомбинацию базу делают тонкой. Распространяясь вдоль коллектора за счет перепада плотности вдоль коллектора, дырки достигают контакта коллектора и рекомбинируют с электронами, подходящими к выводу от источника. [51]
Включение управляющим током заключается в следующем. Если к тиристору приложить положительное напряжение, не вызывающее его включения, то у центрального перехода образуется объемный заряд, смещающий p - n - переход / 2 в обратном направлении. Сумма коэффициентов ах - f - a2 меньше единицы, и через тиристор проходит небольшой ток. При подаче в цепь управляющего электрода положительного импульса Тока происходит снижение высоты потенциального барьера эмиттерного перехода / 3, что увеличивает инжекцию электронов этим переходом в область базы р-типа. Электроны, увлекаемые полем объемного заряда коллекторного перехода / 2, перебрасываются через него в область базы и-типа. [52]
С увеличением напряжения, приложенного к тиристору, увеличивается прямое напряжение и на эмиттерных переходах. Электроны, инжектированные из n - эмиттера в р-базу, диффундируют к р-п-переходу коллектора, проходят коллекторный переход и попадают в га-базу. Поэтому часть электронов, оказавшись в потенциальной яме - базы, образует избыточный отрицательный заряд, который, понижая высоту потенциального барьера правого эмиттерного перехода, вызывает увеличение инжекции дырок из р-эмиттера в n - базу. Инжектированные дырки диффундируют к / j - n - переходу коллектора, проходят через этот переход и попадают в р-базу. Дальнейшему их продвижению по тиристорной структуре препятствует небольшой потенциальный барьер левого эмиттерного перехода. Следовательно, в р-базе происходит накопление избыточного положительного заряда, что обусловливает увеличение инжекции электронов из n - эмиттера. В режиме, соответствующем второму участку, напряженке на коллекторном переходе оказывается прямым из-за большого заряда, накопленного в базах. [53]
 |
Двухполюсная схема включения фототранзистора.| Конструкция фототранзистора.| Вольт-амперные характеристики фототранзистора при различных световых потоках Pi, t2, Фз. [54] |
При освещении tt - базы в ней генерируются пары электрон - дырка. Для рассматриваемого типа базы неосновными носителями являются дырки, которые диффундируют к коллекторному переходу и переходят в коллекторную область. Это вызывает увеличение обратного тока коллектора. При постоянном напряжении эмиттер - база работа фототранзистора и его характеристики аналогичны характеристикам обычного диода. Переход дырок в коллектор приводит к накоплению в базе нескомпенсированного отрицательного объемного заряда, а следовательно, и уменьшению потенциального барьера эмиттерного перехода и увеличению тока / к. Это явление эквивалентно усилению интегральной чувствительности фототранзистора. [55]
Ток / кос протекает в цепи коллектора при разомкнутой цепи базы ( / б 0) и иногда называется сквозным током коллектора. Этот ток представляет собой обратный ( неуправляемый) ток коллектора в схеме с ОЭ. Сквозной ток коллектора в 1 - ( - В раз превышает ток / о и может достигать сотен микроампер. Рост тока / кос по сравнению с током / 0 можно объяснить следующим образом. Ток / ко создается теми неосновными носителями заряда, которые возникают в результате генерации в примыкающей к границе перехода области полупроводника толщиной, равной диффузионной длине L. Пришедшие в базу электроны не могут выйти из нее, так как вывод базы оборван. Скапливаясь у эмиттерного перехода, они создают отрицательный заряд и смещают этот переход в прямом направлении. Потенциальный барьер эмиттерного перехода снижается, через него начинает протекать дырочный ток, который в цепи коллектора складывается с током / ко - Если в коллекторном переходе возникает размножение носителей, то число электронов в базе еще более возрастает, а следовательно, еще больше возрастет ток / ко. В ряде случаев может образоваться лавинное нарастание тока. Динамическое равновесие наступает при равенстве генерируемых и рекомбини-ругощих носителей заряда. При этом через эмиттерный и коллекторный переходы устанавливается сквозной ток / Koci значительно превышающий ток / ко. У транзистора, имеющего большие значения / ко и В, при высоких напряжениях между эмиттером и коллектором ток / кос может быть достаточным для разрушения транзистора. [56]
Страницы: 1 2 3 4