Площадь - эмиттер
Cтраница 4
Некоторое количество этих электронов рекомбинирует с дырками, концентрация которых в р-области низка, а оставшиеся электроны поступают в коллектор. Электроны, попавшие в базу, диффундируют во всех направлениях. Для получения высокого коэффициента переноса площадь коллектора должна быть много больше площади эмиттера. [46]
 |
Типичные вольт-амперные характеристики интегрального транзистора. [47] |
С возрастанием плотности тока в эмиттере ( где она является наибольшей из-за малых размеров эмиттера) начинает проявляться эффект оттеснения тока к краям эмиттерной области. Это вызывается омическим падением напряжения в материале базы вблизи эмиттерного р - - перехода, где плотность тока также велика, а объемное сопротивление значительно выше. В результате край эмиттера преобретает большее прямое смещение, чем середина площади эмиттера. Таким образом, инжекция носителей происходит преимущественно по периметру эмиттера и электрически активным становится только его край. [48]
Ухудшение частотных свойств транзистора с падением рабочего тока является серьезным препятствием для эффективного использования транзисторных структур в микромощных схемах. Для улучшения частотных свойств, как это следует из формулы (1.77), необходимо уменьшать емкость эмиттерного перехода, которая, как было показано выше, в микрорежиме носит барьерный характер. Для ее уменьшения могут быть предложены два способа: 1) уменьшение площади эмиттера и 2) увеличение ширины запирающего слоя за счет уменьшения количества примесей в области базы, прилегающей к эмиттерному переходу. [49]
Она имеет наибольшую величину у управляющего электрода, а, поскольку коэффициент а есть функция плотности носителей, включение наступит у управляющего электрода, когда сумма коэффициентов ос в этом месте будет равна единице. Отсюда следует, что ток управления, необходимый для включения УПВ, слабо зависит от площади эмиттера. Но если нагрузочный ток возрастает столь быстро, что прибор не успевает включиться по всей площади, а величина тока, протекающего через включившуюся часть, оказывается чрезмерно большой, то прибор может испортиться. [50]
Следует заметить, что измерение гъ на емкостном токе дает величину, совпадающую с величиной г б в эквивалентной схеме не для всех типов транзисторов. Для многих типов транзисторов ( особенно мощных) несправедливо допущение о равномерном распределении тока эмиттера по площади эмиттера при работе в активном режиме. Для них характерно явление так называемого вытеснения тока на периферию эмиттера. В этом случае значение Гб, измеренное на емкостном токе, оказывается завышенным. [51]
 |
Элемент гребенчатой структуры эмиттера. [52] |
С помощью этого соотношения можно выбрать минимальную ширину полоски эмиттера 1Э, поэтому оно широко используется при проектировании транзисторов. В заключение необходимо отметить, что в транзисторах с большой длиной эмиттера г возможна неравномерная инжекция вдоль этого направления. Возможны и более сложные конструкции транзисторов, преследующие ту же цель - обеспечение практически равномерной инжекции тока по площади эмиттера. [53]
В маломощных кремниевых пленарных транзисторах главной причиной уменьшения коэффициента усиления при малых плотностях тока является рекомбина-ционный ток эмиттерного перехода. Увеличения отношения сквозной и рекомбинационной составляющих эмиттерного перехода можно достичь увеличением плотности тока эмиттера. Чтобы ток эмиттера был мал ( транзистор работает в микрорежиме), а плотность тока велика, необходимо уменьшать площадь эмиттера. Это приводит не только к повышению коэффициента передачи, но и к увеличению граничных частот ( из-за уменьшения Сэ) транзистора для микрорежима. Таким образом, при создании микромощных транзисторов необходимо изготовлять эмиттер минимально возможной площади. [54]
Емкость коллектор-база Скб определяется с помощью характеристик базовой области и удельной емкости на единицу площади перехода. Последовательное сопротивление коллектора RK определяется удельным сопротивлением материала коллектора и геометрическими размерами объема между коллекторным контактом и переходом база-эмиттер. Коэффициент усиления по току ( для низкочастотных схем) определяется эффективной шириной базы между эмиттерным и коллекторным переходами и площадью эмиттера. [55]
Оказалось, что первоначально включается узкая полоска под эмиттером, прилегающая к управляющему электроду и имеющая ширину порядка нескольких сотен микрон. В работе [8] рассчитан статический ток управления в неодномерной модели р-п - р - n - структуры для омической и рекомбинационной утечек в эмиттерных переходах. Оказалось, как и следовало ожидать, что глубина проникновения базового тока стремится к некоторой постоянной величине порядка миллиметра при неограниченном увеличении площади эмиттера. Предельное значение глубины проникновения определяется в основном соотношением удельного сопротивления базовой области и сопротивлениями утечек эмиттера. [56]
 |
Расширение области объемного заряда изолирующего р-п перехода ИС.| Транзистор полупроводниковой ИС со скрытым слоем. [57] |
В результате напряжение смещения, приложенное между эмиттерным и базовым выводами транзистора, в центральной части эмиттерного перехода меньше, чем по кромкам эмиттера, расположенным близко к правому и левому выводам базы. Коэффициент инжекции эмиттера быстро спадает в направлении от края к центру эмиттера. Поэтому практически почти весь эмиттерный ток оттесняется к кромкам эмиттерного перехода. Как следствие эффекта оттеснения максимальное значение эмиттерного тока оказывается пропорциональным не площади эмиттера, а его периметру. Сопротивление коллектора гк определяется удельным сопротивлением материала коллекторной области и зависит от конструкции транзистора. В транзисторах со скрытым п - слоем сопротивление в цепи вывода коллектора может быть существенно уменьшено, однако в таких транзисторах для формирования коллекторной области используется значительно более высокоомный кремний, что необходимо для уменьшения паразитных емкостей коллектора относительно базы и подложки и увеличения пробивного напряжения перехода коллектор - база. Удельное сопротивление скрытого слоя лежит в пределах 5 - 20 Ом / квадрат. [58]
Поскольку они в первую очередь существенно отличаются по граничным частотам, то казалось бы, что основное различие между структурами - в толщине базы. Однако уменьшение толщины базы может привести только к уменьшению шумов на низких частотах, например за счет уменьшения эффективной площади поверхностной рекомбинации. В то же время в рассматриваемых структурах есть еще одно существенное различие, на которое обычно не обращают внимания. В таблице приведены значения диаметра и площади эмиттера и плотности тока при токе эмиттера 1 ма. [59]
Использование в качестве термочувствительного параметра прямого падения напряжения на переходе эмиттер - база ( t / эб) целесообразно для измерения температуры р-п перехода германиевых и кремниевых сплавных и диффузионных приборов в широком диапазоне температур. Нижняя температурная граница измерения близка к абсолютному нулю. Верхняя граница достигает предельной рабочей температуры конкретного образца полупроводникового прибора. Напряжение эмиттер - база определяется на эмиттерном переходе, и при равномерном распределении тока по площади эмиттера это напряжение определяет усредненную температуру по толщине базы. При тонких базах можно считать, что температура базы равна температуре коллекторного перехода. Эб может дать большую погрешность. [60]
Страницы: 1 2 3 4