Шпора(дополненная)

In / Ink M — коэффициент умножения коллектора, который для активного режима БТ близок к единице (учитывается только при пробое). Получаем:

N T M T .

28. Виды пробоя биполярного транзистора (смыкание эмиттерного и коллекторного перехода, лавинный пробой, вторичный пробой)

Пробой биполярного транзистора, если не учитывать резко встречающийся пробой эмиттерного р-n перехода, можно охарактеризовать тремя физическими механизмами:

-смыкание коллекторного и эмиттерного р-n переходов;

-лавинный пробой коллекторного р-n перехода,

-вторичный пробой.

Первый вид пробоя – смыкание коллекторного и эмиттерного р-n переходов обусловлен эффектом Эрли, то есть расширением ОПЗ коллекторного р-n перехода при увеличении коллекторного напряжения. Если база высокоомна, то ОПЗ коллектора расширяется в основном в сторону базы и если база очень тонкая (десятые доли микрона, что характерно для СВЧ транзисторов) при определенном напряжении на коллекторе может наступить момент когда ОПЗ коллекторного перехода сомкнется с ОПЗ эмиттерного перехода (рис.Ошибка!

Текст указанного стиля в документе отсутствует..18).

Рисунок Ошибка! Текст указанного стиля в документе отсутствует..18– Рисунок, поясняющий механизм смыкания эмитерного и коллекторного переходов

В схеме ОБ,

N

IK

, I

Б

0 и I

K

I

Э

то

N

1

. Таким образом, в схеме ОБ при U

K

U

CM

IЭ

коэффициент передачи постоянного эмиттерного тока равен единице. В схеме ОЭ

N

IK

.

IБ

Следовательно, в схеме ОЭ в этом случае коэффициент передачи тока базы стремится к бесконечности.

В предположении резкого коллекторного р-n перехода при xdk WБ , ширина ОПЗ определяется как

		12
	2 0 UK
xdk
	qNБ
При UK UCM , для n+p+ транзистора.

W2qN

UCM Б Б .

2 0

Величины напряжений лавинного пробоя(основной вид пробоя) транзисторов, построенных по схемам ОБ и ОЭ, отличаются во много раз, что определяется механизмом стока дырок (случай n-р-n-транзистора), попадающих в

область базы при лавинном умножении носителей в коллекторном р-n-переходе. Рассмотрим два крайних случая подключения электродов БТ для величин пробивных напряжений. Если база заземлена, а эмиттер отключен, то лавинный процесс в коллекторном переходе полностью определяется процессами, происходящими в отдельном р-n-переходе, а величина напряжения определяется как напряжение лавинного пробоя отдельно взятого р-n-перехода.

UКБО – самое большое напряжение

IКБО – самый маленький ток

Uпр = 60

ОБ

Происходит акт ударной ионизации, появляется электрон и дырка.

UКБпр стало называться UКБО – напряжение коллектор-база при отключенном эмиттере.

База отключена

Если эмиттер заземлен, а база отключена, то дырки, попадающие в область базы из коллекторного р-n-перехода при лавинном умножении, не могут выйти в общий вывод и накапливаются в базе. Это приводит к понижению высоты потенциального барьера эмиттерного перехода и дополнительной инжекции электронов в базу. Дополнительный поток электронов в коллекторном переходе

вызывает дополнительные акты ударной ионизации, то есть вызывают дополнительное количество дырок, которые втягиваются в базу, и т.д.

Связь пробоев 2-х видов:

UКЭО – напряжение на коллекторе при пробое

			Известно, что M		1
				U		КЭО	n
			1
					U
			Коэффициент передачи тока эмиттера N TM .
В активном режиме работы БТ M 1( при UКЭО=0), имеем N T .
При UК=UКЭО IБ=0, а значит N		I К	1.
		IЭ

В M	1
				n
	1 U		КЭО
	U		КБО

можно подставить NM 1, т.к. при UКЭО=0, тогда M

N M

n

1 U

КЭО

U

КБО

U

KЭ0

U

КБО

n 1

N

Обычно для n-n-p-n транзисторов n берут равным 4.

Чаще для определения величины U KЭ0 используют эмпирическое выражение

	U			U	КБО		,
		KЭ0
				N	N

где N 4 5.

Если после развития лавинного пробоя в коллекторном переходе не ограничивать ток пробоя, то это приведет к тепловой нестабильности, которая известна как вторичный пробой. ВАХ вторичного пробоя, как и любого теплового пробоя, имеет участок отрицательного дифференциального сопротивления.

29. Диффузионная ёмкость диода

Изменение накопленного заряда неосновных носителей в областях, прилегающих к ОПЗ, при прямом смещении может быть смоделировано с помощью диффузионной емкости CD, так как в случае идеального диода неосновные носители двигаются через квазинейтральную область вследствие диффузии. Следовательно,

C0 = dQ/dU,

где Q — заряд, накопленный в квазинейтральных областях,

WБ	0
Q Aq[ pn(x)dx	np(x)dx] .
0	WЭ

Если рассматриваем р+-n переход с длинной базой, то

pn>> np и WБ>> Lp и накопленный заряд в базе QБ

QБ Aq pn(x)dx

0

Подставляя в QБ значение pn(x) = pn(x) – pn0, получим

QБ Aqpn0Lp(exp qUkT 1) ;

СD dQdUБ kTq ALpqpn0 exp qUkT

Умножим и поделим правую часть выражения для CD на p:

СD	q		p	Aqpn0Lp		exp	qU
	kT						kT
					p
Полагая, что для р+-n перехода I Ip Isp(exp		qU			1) и что I >> Isp, получим выражение для диффузионной
		kT

емкости диода с длинной базой

СD kTq I p

Видно, что емкость пропорциональна величине тока и времени жизни неосновных носителей в базе.

Значение диффузионной емкости диода с тонкой базой получим, анализируя распределение концентрации неосновных носителей в n-базе (рис.Ошибка! Текст указанного стиля в документе отсутствует..19)

Рисунок Ошибка! Текст указанного стиля в документе отсутствует..19– Распределение концентрации неосновных носитетей в тонкой n-базе при прямом смещении р+-n-перехода

Как и для предыдущего случая, полагаем, что pn(x) >> np(x), и тогда

QБ = QБ0A

где QБ0 = q np(x) WБ/2 — удельный заряд носителей, накопленных в базе.

Так как мы полагаем, что ток чисто диффузионный и I Ip, то

I qDp dp qDp pn(x) dx WБ

Выражая из I pn(x) и подставляя его значение QБ, получим

			QБ			IWБ2
						2Dp
Зная, что I Is(exp	qU	1) , для СD получим
	kT
		СD	dQБ		q	I	WБ2			q	Itпр
			dU		kT		2Dp			kT

где tпp = WБ2/2Dp — время пролета неосновных носителей через базу при отсутствии в нем электрического поля

(или среднее время диффузии).

p+-n

n+-p

			W 2			W 2
	tпр		Б	tпр		Б
			2Dр			2Dn