Материала постоянного

где U — модуль обратного напряжения; UM — напряжение лавинного пробоя, при котором М — оо; п — коэффициент, зависящий от материала полупроводника.

где А — физическая постоянная, численное значение которой зависит от материала полупроводника; k — постоянная Больцмана (k = 1,37-10^ эрг-К""1); Т — абсолютная температура, К.

Потенциальный барьер образован неподвижными зарядами: положительными и отрицательными ионами. Емкость, обусловленная этими зарядами, называется барьерной. При изменении запирающего напряжения меняется толщина р-и-перехода, а следовательно, и его емкость. Величина барьерной емкости пропорциональна площади /7-и-перехода, концентрации носителей заряда и диэлектрической проницаемости материала полупроводника. При малом обратном напряжении толщина р-и-перехода мала, носители зарядов противоположных знаков находятся на небольшом расстоянии друг от друга. При этом собственная емкость /wj-перехода велика. В случае увеличения обратного напряжения толщина /7-и-перехода растет и емкость /?-я-перехода уменьшается. Таким образом, ^-«-переход можно использовать как емкость, управляемую обратным напряжением: C6 = q5/Uo6p, где q6 — объемный заряд равновесных носителей.

Пробой перехода наступает при больших обратных напряжениях. Различают три вида пробоя: тепловой, туннельный и электрический. Возникновение пробоя зависит от материала полупроводника. На 3.10 приведена очередность наступления пробоев для перехода из германия.

Распределение токов внутри объема транзистора показано на 5.5, б. Через W обозначена толщина базы. Как указывалось выше, толщина базовой области должна быть небольшой, значительно меньше длины свободного пробега носителя электрического заряда LP или Ln (см. § 2.2). Поэтому значительная часть дырок, инжектируемых эмиттером, пролетает сквозь базу до коллекторного перехода, подхватывается ускоряющим полем, созданным источником ?„, и перебрасывается в коллектор, создавая в его цепи ток а/э, где а — коэффициент пропорциональности. Значение этого тока близко к единице и сильно зависит от толщины Оазы W, размеров переходов и материала полупроводника. Чем большим по площади будет коллекторный переход по сравнению с эмиттерным, тем меньше будет вероятность дырки рекомбинировать в объеме базы. Рекомбинированная часть дырок создает рекомбина-ционную составляющую тока эмиттера, равную (1—<х)/э. «Собирательные» функции коллектора (собирать инжектируемые дырки) и определили его название (от лат. collector — собиратель) и конструкцию.

Поскольку зернистость алмаза отрезных кругов определяет шероховатость и глубину нарушенного слоя, то ее выбирают с учетом физико-механических свойств обрабатываемого материала полупроводника. Для резки твердых кремния и фосфида галлия, имеющих микротвердость 11,3 и 9,3 ГПа соответственно, применяют алмазы зернистостью 60/40 или 50/40. Для резки более мягких германия и полупроводниковых соединений AniBv, например арсенидов галлия и индия, микротвердость которых 7,4—7,7 и 3,2 ГПа соответственно, используют отрезные круги с алмазами зернистостью 40/28 и 28/20.

Потенциальный барьер, полученный на контакте металл — полупроводник, часто называют барьером Шотки, а диоды на его основе — дюдами Шотки (их условное обозначение в схемах представлено на 16.23). Базой диода является тонкий слой толщиной 1 — 1,5 мкм высокоомного полупроводника и-типа. Его наносят методом зпитак-сиальной технологии на подложку — пластинку низкоомного полупроводника того же типа п+ (так обозначают область с более высокой удельной проводимостью). Для обеспечения идеального контакта между металлом и полупроводником металл напыляют в вакууме на слой и-полупроводника. В качестве материала полупроводника чаще всего используют н-Si, а в качестве металла — А1, Аи, Мо и др. При э: ом исходят из того, что работа выхода металла должна быть боль-н е работы выхода кремния. Из-за отсутствия инжекции в базу пеоснов-нах носителей в ней не происходят процессы накопления и рассасывания зарядов. Барьерная емкость вследствие малой площади и большой ширины запирающего слоя мала, она не превышает 1 пФ, поэтому длительность переходных процессов, обусловленная в диодах Шотки только перезарядкой барьерной емкости, составляет десятые доли нано-

Наряду с основными носителями заряда через эмиттерный и коллекторный переходы движутся и не основные для каждой из областей транзистора носители. На работу транзистора существенно влияет движение неосновных носителей через коллекторный переход: дырок базы — в коллектор и электронов коллектора — в базу. Их количество растет с повышением температуры (тепловая генерация). Оно зависит также от материала полупроводника.

Как видно из (4.37), величина ?/вхх зависит от материала полупроводника и интенсивности светового потока ( 4.37). ?/ВХх не превышает ширины запрещенной зоны полупроводника.

Лавинный пробой связан с образованием лавины носителей заряда под действием сильного электрического поля, в котором носители на длине свободного пробега приобретают энергию, достаточную для образования новых электронно-дырочных пар путем ударной ионизации атомов полупроводника. Коэффициент лавинного умножения М равен отношению тока носителей, входящих с одной стороны обедненного слоя к току носителей того же знака, выходящих с другой стороны обедненного слоя (М^1). С увеличением обратного напряжения значение М возрастает. Для оценок используют аппроксимацию М = = [1—(Уобр/^/проб)"1]"1, где m—параметр, зависящий от материала полупроводника и типа проводимости базы р-n-перехода. Для кремния «-типа и германия р-типа т = 5, для кремния р-типа и германия /г-типа т = 3. Пробой возникает при f/o6P=t/npo6, что соответствует Al-voo и неограниченному нарастанию тока. С учетом лавинного размножения ВАХ вблизи напряжения пробоя может быть записана в виде / = /оМ(?7).

Характер взаимодействия оптического излучения с полупроводниками может быть различным. Он определяется свойствами материала полупроводника, длиной волны оптического излучения и соответственно энергией фотонов.

Из кривой видно, что величина удельной энергии имеет максимум, являющийся весьма важной характеристикой материала постоянного магнита. Поэтому в паспорте материалов для постоянных магнитов, кроме величин Вг, Я с, приводят значение максимальной удельной энергии. Современные алюми-

зависимость Вм = /(р); величина р= - -,т, называется коэффициентом возврата. Примерный вид такой зависимости Вм показан на 2-11. Линии возврата графически могут быть построены как интегральные кривые по уравнению ^м = Но Jp dH. Построение начинается сточки на кривой размагничивания, соответствующей максимальному воз душному зазору Иногда качество материала постоянного магнита характеризуют напряженностью jHc, при которой материал полностью размагничивается. Величина jHc определяется точкой, из которой линия возврата 4 ( 2-11) попадает в начало . .. координат. 1 '' При значительном потоке рассеяния

Для изготовления постоянных магнитов применяются сплавы с высокими остаточными магнитными индукциями и коэрцитивными силами. Качество материала постоянного магнита определяется значением максимальной энергии в единице объема материала (ВЯ)макс/2 из кривой размагничивания.

Проектирование магнитной системы, как правило, сводится к выбору материала постоянного магнита и конфигурации магнитной системы, при которых обеспечивается получение необходимого значения индукции Вр в рабочем зазоре при наилучшем использовании свойств материала постоянного магнита.

Для заданного материала постоянного магнита значения Вм и Н могут быть определены по его кривой размагничивания и коэффициенту размагничивания N = tg а = ^ ( 10.7), значение которого, выраженное через геометрические размеры элементов магнитной цепи может быть определено из (10.10).

Магнитные свойства материала постоянного магнита используются в полной мере лишь в том случае, когда рабочая точка на кривой размагничивания соответствует максимальному значению удельной магнитной энергии, а степень использования материала может быть определена из выражения

где Vp и Vu — соответственно объем рабочего промежутка и магнита; ВкиНк — индукция и напряженность поля, при которых удельная магнитная энергия материала постоянного магнита будет максимальной ( 10.7).

чина р =-------называется коэффициентом возврата. Примерный вид такой зависимости ?м показан на 2-11. Линии возврата графически могут быть построены как интегральные кривые по уравнению бм = Мю1р dH. Построение начинается с точки на кривой размагничивания, соответствующей максимальному воздушному зазору. Иногда качество материала постоянного магнита характеризуют напряженностью /Яс> при которой материал

Во всех системах с постоянными магнитами, создающими поток в рабочем зазоре Фв, кроме потока рассеяния магнитопровода из мягкой стали Ф0м существует еще и поток рассеяния постоянного магнита Ф„„, как это показано на 2.9,о. Так как магнитная проницаемость материала постоянного магнита мала по сравнению с проницаемостью мягкой стали, на проведение че-

Положение линии возврата характеризуется точкой, в которой начинается на кривой размагничивания (точка отхода В0), а также угловым коэффициентом, представляющим собой проницаемость цд в частном цикле и именуемым коэффициентом возврата р ( 2.11,6), который зависит от материала постоянного магнита (р = цд=Аб/А//)

Отличительной особенностью магнитных систем с постоянными магнитами является зависимость МДС полюсов от большого числа факторов. Важнейшими из них считаются: кривая размагничивания материала постоянного магнита, технология намагничивания, вид стабилизации, проводимость ветвей магнитной системы, наличие внешних (по отношению к индуктору) МДС и т. д. Характерным для систем с постоянными магнитами является сравнительно большой разброс характеристик магнитов, их чувствительность к механическим и тепловым воздействиям. Отметим также, что магнитная проницаемость материалов для постоянных магнитов значительно ниже, чем у электротехнических сталей, что осложняет прогнозирование путей замыкания магнитных потоков и, как следствие, ухудшает адекватность моделей на основе цепей с сосредоточенными параметрами.