Носителей определяется

При больших токах преобладающей составляющей паразитных емкостей элемента ИаЛ являются диффузионные емкости /7-л-переходов, связанные с зарядом подвижных носителей, накопленных в базовой и эмиттерной областях переключательного транзистора. Время задержки в этом

Транзисторы с барьером Шоттки. Быстродействие кремниевых планарных транзисторов в режиме переключения определяется временем рассасывания неосновных носителей, накопленных в базе и коллекторе при открытых эмиттерном и коллекторном переходах. Для увеличения быстродействия транзисторов кремний легируется золотом, однако при этом снижается время жизни неосновных носителей т„, уменьшается коэффициент усиления р и увеличивается обратный ток /кобр- Наиболее эффективным конструктивным способом повышения быстродействия транзисторов является использование диодов Шоттки, шунтирующих коллекторный переход. Транзистор такого типа называется транзистором Шоттки.

Время восстановления обратного сопротивления — важнейший импульсный параметр, характеризующий быстродействие диода [3]. В течение этого времени происходит выключение диода, т. е. восстанавливается высокое сопротивление после изменения напряжения на диоде с прямого на обратное. Время восстановления обратного сопротивления зависит от величин зарядов неосновных носителей, накопленных в областях транзистора (в базе и коллекторе) при протекании прямого тока, а также от постоянных времени, характеризующих рассасывание этих носителей. Кроме того, на него влияет барьерная емкость.

ных носителей, накопленных в базе. Время рассасывания неосновных носителей определяет длительность плоской части рабочего импульса. Неосновных носителей по мере рассасывания в базе сталовится меньше, и транзистор выходит из насыщения, обретая усилительные свойства. Уменьшение тока базы вызывает уменьшение тока коллектора. Снижение тока коллектора вызывает появление на базе транзистора ЭДС положительной полярности, что приводит к еще большему снижению тока базы и тока коллектора. Снова развивается лавинный процесс, который называется обратным бло-кинг-процессом. За это время напряжение на конденсаторе С и магнитная энергия сердечника не успевают измениться. После закрывания транзистора отрицательное напряжение продолжает расти. Получается характерный для блокинг-процесса выброс напряжения, который объясняется рассеянием энергии, накопленной в сердечнике трансформатора за время формирования вершины рабочего импульса. Этот выброс, складываясь с напряжением на коллекторе, может достичь значения напряжения UK^.2EK, большего максимально допустимого для данного транзистора. После выброса могут наступить затухающие колебания, которые своими положительными полупериодами могут производить ложные срабатывания блокинг-генератора ( 12.25, в), превращая его в обычный LC-генератор. Для исключения ложных срабатываний в нагрузочную обмотку ставят диод, срезающий отрицательный полупериод. В блокинг-гене-раторах такой диод называют демпфирующим диодом.

Время рассасывания tpac определяется из выражения для заряда неосновных носителей, накопленных в базе рабочего транзистора непосредственно у эмиттерного перехода:

которая получается из уравнения QKH (tpac) = 0. Левая часть этого уравнения для заряда неосновных носителей, накопленных у коллекторного перехода, получается по аналогии с предыдущим случаем заменой токов эмиттера /3j и 1э2, токами коллектора /Kl и 1к2 и постоянной времени т,,/ величиной Та№ При этом эффект, обусловленный рассасыванием носителей через эмиттерныи переход паразитного транзистора, в первом приближении учитывается при помощи эквивалентной постоянной времени накопления ТцЭКВ, определяемой соотношением

После отпирания инверторов II группы ток коллектора ^ки(р) = /иРлг(р) сначала отбирается из базовых цепей инверторов III группы, стремясь вывести их из насыщения. При этом время рассасывания tpac определяется из уравнения для заряда неосновных носителей, накопленных у коллекторного перехода насыщенного инвертора:

После переключения диода на обратное напряжение начинается процесс рассасывания неосновных носителей, накопленных в базе. Из-за ограничения обратного тока концентрация дырок в базе около о-и-перехода не может мгновенно уменьшиться до равновесного значения. Пока концентрация дырок в базе около р-га-перехода превышает равновесное значение, на р-м-пере-коде сохраняется прямое падение напряжения ( 3.33, е).

Процесс рассасывания накопленных носителей происходит значи-

Восстановление обратного сопротивления. Пусть в момент времени ^(2) ( 2.20, г) напряжение генератора изменяется с прямого на обратное, что вызывает скачок тока &I=(Ur\+Ur2)/R, где Ur2 — модуль обратного напряжения. Через р-п-переход теперь протекает обратный ток /обр.макс=?/г2/# ( 2.20,5), который на много порядков превышает тепловой ток (2.13). Ток /Обр связан с движением избыточных неосновных носителей, накопленных в базе при протекании прямого тока. При t>№ ин-

Фен — Сэ— Сэо = <2ео 'ехР (^в/тэфт) — 1] — заряды неравновесных носителей, накопленных у коллекторного и эмиттерного переходов;

Неравновесное состояние характеризуется равенством избыточных концентраций (А/г = Ар), а также увеличением скорости генерации, которая возрастает на величину Ag и становится равной 8 ~ ей ~Ь Ag. Скорость накопления An/A/ (или рассасывания) неравновесных носителей определяется уравнением Дгс/Д^ = g — г.

Концентрация инжектированных носителей определяется прямым током эмиттерного перехода

Величина т/ч определяется средней скоростью носителей, поэтому она способна характеризовать только фазовые сдвиги или временную задержку выходного импульса. При помощи т-п нельзя определять ни «расплывание» коротких импульсов, ни искажения фронта импульса, которые обусловлены диффузией. В транзисторных структурах даже при наличии встроенного электрического поля диффузия играет существенную роль, поэтому неизбежно имеют место отклонения от среднего времени пролета через данную область. Эти отклонения удобно характеризовать дисперсией, т. е. в данном случае средним значением квадрата отклонения времени пролета от его среднего значения. Дисперсия времени пролета носителей определяется следующим выражением:

Все это не дает возможности распространить на режим насыщения полученные ранее расчетным путем распределения носителей. Поэтому ограничимся качественными характеристиками ( 4.7). Между эмиттером и коллектором распределение носителей определяется соотношениями напряжений на р-га-переходах и напряженностью электрического поля в базе. Для бездрейфового транзистора, если напряжение на коллекторном переходе меньше, чем на эмиттерном, концентрация неосновных носителей заряда у коллектора меньше ( 4.7,6). Из-за рекомбинации в базе закон распределения не вполне линейный.

В гл. 9 было показано, что концентрация неосновных носителей определяется соотношением (9-67)

В фотодиоде рассматриваемой конструкции область объемного заряда в переходе достаточно узка и основное время движения носителей определяется диффузией дырок в базе (п — Ge) : ?Пр ^ я« tD. Поскольку в нашем случае в отличие от обычного полупроводникового диода дырки. диффундируют из базы к переходу, время to примерно в два раза превышает это значение, определяемое соотношением (9-121). Поэтому с учетом (14-23) можно записать:

В большинстве примесных полупроводников всегда имеется некоторое количество неосновной примеси — акцепторов в полупроводниках п-типа и доноров в полупроводниках р-типа. В этом случае электронам с донорных уровней оказывается энергетически выгодней перейти на уровни акцепторов. При этом образуются неподвижные положительные заряды ионизированных доноров и отрицательные заряды ионизированных акцепторов. Происходит частичная компенсация примеси. Характер проводимости такого полупроводника определяется тем, какая примесь является основной. Концентрация основных носителей определяется разностью концентраций основной и неосновной примесей и равна для полупроводников п-типа

При гш+''Брад = 0 транзистор оказывается включенным по схеме с общей базой и длительность рассасывания носителей определяется временем пролета носителей через базу (см, § 2.2.11), т. е.

При выключении излучения процесс исчезновения неосновных носителей определяется уходом через р-п переход и ток спадает по закону

В гл. 9 было показано, что концентрация неосновных носителей определяется соотношением (9-67)

В фотодиоде рассматриваемой конструкции область объемного заряда в переходе достаточно узка и основное время движения носителей определяется диффузией дырок в базе (п — Ge) : ?Пр ^ я« tD. Поскольку в нашем случае в отличие от обычного полупроводникового диода дырки. диффундируют из базы к переходу, время to примерно в два раза превышает это значение, определяемое соотношением (9-121). Поэтому с учетом (14-23) можно записать: