Область - коллекторный переход
Cтраница 4
При работе транзисторов в активном режиме тепловая энергия выделяется в основном в области коллекторного р-п перехода, где происходит фактически все падение напряжения, приложенного к прибору. Тепловые потери в свободной от электрического тюля области базы и в эмиттере очень малы по сравнению с потерями в области коллектора, и практически можно считать, что все тепло выделяется в тонком слое области коллекторного перехода, расположенной напротив эмиттера. [46]
Возрастание тока коллектора за счет тока эмиттера можно объяснить тем, что сопротивление коллекторного перехода зависит от тока эмиттера. Действительно, пусть в эмиттерном переходе нет значительного тока. Тогда область коллекторного перехода имеет большое сопротивление, так как основные носители зарядов удаляются от этого перехода и по обе стороны от него создаются области, лишенные основных носителей. [47]
Если увеличивать напряжение источника питания, ток тиристора увеличивается незначительно, пока это напряжение не приблизится к некоторому критическому значению, равному напряжению включения иыя. При напряжении С / вкл в динисторе создаются условия для лавинного размножения носителей заряда в области коллекторного перехода. В - области коллекторного перехода образуется избыточная концентрация электронов, а в - области - избыточная концентрация дырок. С увеличением этих концентраций снижаются потенциальные барьеры всех переходов динистора. Возрастает инжекция носителей через эмиттерные переходы. Процесс носит лавинообразный характер и сопровождается переключением коллекторного перехода в открытое состояние. Рост тока происходит одновременно с уменьшением сопротивлений всех областей прибора. Поэтому увеличение тока через прибор сопровождается уменьшением напряжения между анодом и катодом. Здесь прибор обладает отрицательным дифференциальным сопротивлением. Напряжение на резисторе возрастает и происходит переключение динистора. [48]
Рассмотрим работу транзистора в схеме усилительного каскада. В исходном состоянии, когда нет разности потенциалов между эмиттером и базой, эмиттерный переход заперт и ток через него не течет. При этом область коллекторного перехода имеет очень большое сопротивление, так как ввиду почти полного отсутствия в базе неосновных носителей в коллекторном переходе образуется довольно широкая область, сильно обедненная носителями зарядов, и, следовательно, близкая по электропроводности к изолятору. [49]
Рассмотрим кратко работу триода. При подаче на эмиттерный переход прямого напряжения потенциальный барьер уменьшается и в базу вводится определенное количество дырок, перемещающихся в результате диффузии и дрейфа по направлению к коллектору. Напряженность электрического поля в области коллекторного перехода, к которому приложено запирающее напряжение, весьма велика. В этих условиях носители заряда, введенные в базу и дошедшие до коллекторного перехода, обязательно втягиваются в область коллектора. [50]
Так как ширина базы мала, то большая часть неосновных носителей успевает за время своей жизни пройти, не рекомбинируя, всю ширину базы и дойти до коллекторного перехода. Коллекторный переход, создавая потенциальный барьер для основных носителей, для неосновных такого барьера не создает. Поэтому неосновные носители, достигшие области коллекторного перехода, беспрепятственно проходят через нее, что вызывает увеличение тока коллектора. [51]
За счет рекомбинационных процессов он излучает свет. Коллектор включают в обратном направлении. Излучение с эмиттерного перехода поглощается в области коллекторного перехода, в результате в коллекторе и во внешней цепи проходит ток. Для работы оптотранзистора необходимо, чтобы в базе не поглощалось излучение, испускаемое эмиттерным p - n - переходом. Для электрической изоляции входной и выходной цепей в базе параллельно с p - n - переходами ( рис. 1.56) создают высокоомный слой. [52]
На рис. 7.1 6 приведена примерная диаграмма потенциальной энергии для дырок в кристаллическом триоде. Из диаграммы видно, что имеются два потенциальных барьера, высоты которых зависят от напряжений двух батарей. Потенциальные барьеры определяют местоположение областей перехода, тогда как плоские части диаграммы являются областями эмиттера, базы и коллектора. Это означает, что в то время, когда падения напряжений и электрические поля на плоской части в действительности очень малы, электрическое поле в областях переходов, особенно в области коллекторного перехода, очень велико. [53]
Из вышеприведенной формулы очевидно, что области переходов почти всегда распространяются в область, где удельная проводимость значительно меньше. Это может быть понятным из того факта, что электрические силовые линии, начинающиеся на ионизированном донорном атоме на одной стороне металлурпического слоя в области перехода, должны оканчиваться на ионизированном акцепторном атоме на другой стороне слоя. Таким образом, в области малой удельной проводимости силовые линии распространяются более глубоко во внутрь. Это объясняет, почему области переходов в кристаллическом триоде, имеющие сильно легированные эмиттерные и коллекторные области, главным образом, простираются в базовую область, вследствие чего уменьшается эффективная ширина базы W. Отсюда область коллекторного перехода, которая нормально имеет на много большее напряжение смещения, чем область эмиттерного перехода, является большей по размерам. [54]
В предыдущих разделах были рассмотрены диффузионные уравнения только на постоянном токе. В данной главе будут разобраны решение нестационарного диффузионного уравнения и граничные условия для этого случая. В разделе 3.10 было показано, что ширина области перехода обратно пропорциональна некоторой дробной степени напряжения на переходе. Таким образом, положение границы между базовой областью и областью коллекторного перехода также является функцией времени. [55]
 |
То кораспределение в реальном транзисторе в режиме асы. [56] |
На рис. 3 изображен неодномерный транзистор в режиме насыщения. Коллекторный переход по всей площади смещен в прямом направлении. В активной области базы коллекторный переход собирает практически весь ток носителей, инжектированных эмиттером. Однако во внешней цепи коллектора течет меньший ток. Избыток составляет ток носителей, инжектируемых коллектором по краям перехода, в пассивную область базы. В области коллекторного перехода, к которой примыкает активная база, происходит выделение тепла, в остальной области по краям коллекторного перехода - его поглощение. При инжекции коллектора в пассивную область базы тепловая энергия, поглощаемая электронами в слое пространственного заряда на периферии коллектора, переносится к базовому контакту, а также частично выделяется при рекомбинации электронов и дырок в пассивной области базы. [57]
Рассмотренные процессы показывают, что между вакуумными и полупроводниковыми триодами существует значительное сходство, но есть и некоторое различие. В электронных лампах сетка управляет анодным током с помощью электрического поля. Управляющей величиной является сеточное напряжение. При изменении напряжения на сетке изменяется электрическое поле между сеткой и катодом. В соответствии с этим большее или меньшее количество электронов, эмитированных катодом и находящихся в объемном заряде вокруг него, движется сквозь сетку к аноду. Ток анода изменяется в зависимости от сеточного напряжения, причем сеточный ток может вообще отсутствовать. Как известно, ол в большинстве случаев бесполезен и даже вреден. Поэтому чаще всего электронные усилительные лампы работают без сеточных токов, что достигается подачей на сетку отрицательного смещения. В полупроводниковых триодах при изменении напряжения в эмиттерной цепи изменяется эмиттерный ток. Вследствие этого изменяется количество электронов, проникающих от эмиттера в область коллекторного перехода, и соответственно меняется ток коллектора. Но часть тока эмиттера всегда ответвляется в провод основания. Следовательно, работа без тока основания невозможна. Поэтому полупроводниковый триод по своим свойствам наиболее близок к вакуумному триоду, работающему с положительным напряжением на сетке. [58]
Страницы: 1 2 3 4