Потенциал коллектора

Как известно, поверхностный потенциал реальной поверхности полупроводников мало зависит от типа электропроводности и концентрации легирующей примеси и определяется химическим составом окружающей среды и характером обработки поверхности. Поэтому с течением времени поверхностный потенциал стабилизируется. Например, как показывают результаты исследований, на воздухе в результате роста естественного слоя оксида на свежей поверхности эпитаксиального слоя кремния поверхностный потенциал изменяется: для кремния «-типа первоначальный изгиб зон, не превышающий 4kT, после длительной выдержки на воздухе увеличивается до (18 — 20) kT; толщина обедненной области пространственного заряда приближается к своему максимальному значению; для кремния р-типа изгиб зон от (22 — 25)kT, что соответствует сильному обеднению приповерхностной области основными носителями заряда, уменьшается до значения, не превышающего 2kT. Таким образом, составляющая систематической погрешности при измерении удельного сопротивления после длительной выдержки эпитаксиальной структуры на воздухе, обусловленная влиянием избыточной поверхностной проводимости, невелика для кремния р-типа и возрастает для кремния л-типа. Рассмотренный пример относится к кремнию n-типа с р=0,1-=-16 Ом-см и р-типа с р<50 Ом-см.

Если для подачи сигнала между двумя базами это выражение очевидно, то для подачи сигнала между базой одного транзистора и общей шиной оно требует дополнительных пояснений. При подаче входного напряжения между базой и общей шиной в базе этого транзистора потенциал изменяется на At/BX, что, как было показано выше, вызовет появление в эмиттере изменения потенциала той же полярности на величину At/BX/2, т. е. разность потенциалов между базой и эмиттером станет вдвое меньше и входной ток первого каскада соответственно уменьшится вдвое, а это эквивалентно увеличению вдвое входного сопротивления.

в пределах шлица потенциал изменяется линейно от F,(i) AoF;(i+l); • n;

При удалении от центра симметрии тороида (при увеличении z) потенциал изменяется сначала медленно, а затем быстрее (/, 2, 4.37), что определяет неравномерность распределения напряжения вдоль экранируемой изоляционной конструкции. При увеличении радиуса (/, 3 — RQ = 0,5 м; 2, 4 — ^0 = 1 м) распределение напряжения выравнивается.

Важной особенностью функции скалярного потенциала <р, как отмечалось в § 1-2 и 1-3, является ее непрерывность. Эта функция везде имеет конечную производную по расстоянию в любом направлении, т. е. является непрерывной функцией, всегда изменяющейся плавно, без скачков, при переходе от одной точки пространства к другой. Исключение представляет переход потенциала через двойной заряженный слой, когда потенциал изменяется скачком. Однако в электрическом поле и в этом случае обычно принимают, что в пределах слоя потенциал претерпевает непрерывное изменение [131.

20.1. В проводящей среде с удельной проводимостью 7=3-107 См/м потенциал изменяется по закону: ср = —4-10~2 х — 3-10~2 у, где х и у — координаты прямоугольной системы координат. Подсчитать ток, протекающий через прямоугольную площадку длиной 2 см и шириной 1 см, которая расположена параллельно оси z и составляет угол 30° с осью х ( 20.1, а).

20.1. В проводящей среде с удельной проводимостью 7=3-107 См/м потенциал изменяется по закону: ср = —4-10~2 х — 3-10~2 у, где х и у — координаты прямоугольной системы координат. Подсчитать ток, протекающий через прямоугольную площадку длиной 2 см и шириной 1 см, которая расположена параллельно оси z и составляет угол 30° с осью х ( 20.1, а).

свойства электретов. Поясните, как рассчитывают электрические поля, создаваемые ими. 34. Что понимают под двойным заряженным слоем? Покажите, что при прохождении через двойной заряженный слой потенциал изменяется скачком. 35. Как подсчитать силу, действующую на незаряженную пылинку в неравномерном электрическом поле? 36. В равномерное поле напряженностью Я„, созданное в диэлектрике с электрической проницаемостью еае, поместили на поверхность проводящей плоскости, совпадающей с плоскостью хйу, половинку диэлектрического шара радиуса а с диэлектрической проницаемостью eai ( 19.43). Определите потенциал в произвольной точке диэлектрика вне шара при /? >с, полагая, что центр шара совпадает с началом сферической (и прямоугольной) систем координат и что проводящая плоскость имеет нулевой

?-е4 = г,/, +;vi +'yv'V4 ¦ ^а Рис-8-2. приведена потенциальная диаграмма этого контура, которая является графической иллюстрацией второго закона Кирхгофа . В этой диаграмме потенциал узла 4 принят равным нулю. Наклон отрезков прямых определяется отношением падений напряжения на резисторах , расположенных между соответствующими точками контура к их сопротивлениям , то есть зависит от величины тока на данном участке цепи . При переходе через идеальный источник напряжения (гвн =0), потенциал изменяется скачком на величину Э.Д.С. источника . На диаграмме этот скачок отображается отрезком вертикальной прямой , длина которого численно равна величине Э.Д.С. 2. Для линейной электрической цепи справедлив принцип наложения. Это весьма

4. В направлении вектора и потенциал изменяется с наибольшей скоростью. В каком направлении потенциал не изменяется?

9. (Р) На цилиндрической поверхности радиусом R потенциал изменяется по закону U - Uni sin ka, где к — некоторое целое положительное число, 0 < а < 2л. Считая, что поле является плоскопараллельным, найдите потенциал Щг, а) и напряженность Е(г, а) поля в предположении, что е = е0 всюду. Убедитесь в том, что при k= \ внутри поверхности поле однородное.

Различные типы ЗЭ интегральных ПЗУ представлены на 4.12. На 4.12, а показан биполярный транзисторный ЗЭ с выжигаемой перемычкой, соединяющий горизонтальную и вертикальную линии. При «программировании» ПЗУ перемычки выжигаются в нужных местах серией импульсов тока с амплитудой 20—30 мА. При выборе адресным дешифратором горизонтальной линии х на базу транзистора ЗЭ поступает открывающий его сигнал, и ггри наличии перемычки (состояние 1) на вертикальной линии у появится потенциал коллектора транзистора +5 В.

При подаче отрицательного входного напряжения в момент времени (г потенциал фб! транзистора Тг понижается, потенциал коллектора транзистора Тг повышается и на столько же повышается потенциал базы ф^2 транзистора Т2.

При подаче входного напряжения «вх (на диаграмме положительное) возрастает ток базы транзистора, что приводит к увеличению его коллекторного тока. При этом увеличивается падение на^ пряжения на резисторе Rt и снижается потенциал коллектора

С помощью простейших дополнительных устройств на основе осциллографа можно получить характериограф — устройство для получения на экране ЭЛТ характеристик нелинейных элементов (транзисторов, диодов и др.). На 10.4 приведена функциональная схема харак-териографа для исследования коллекторных характеристик транзистора/«=/({/K)h6=const. Синусоидальное напряжение от генератора поступает через трансформатор в коллекторную цепь транзистора и на вход X осциллографа, генератор развертки которого выключен. На вход У с резистора R подается напряжение, пропорциональное коллекторному току t'K. Сопротивление резистора R выбирают малым, чтобы оно не влияло на коллекторный ток. С помощью потенциометра R& задается ток базы г'б. При воздействии на промежуток эмиттер — коллектор транзистора синусоидального напряжения ик возникает коллекторный ток, когда потенциал коллектора положителен (положительная полуволна синусоиды). Одновременно с этим луч на экране ЭЛТ смещается по горизонтали на величину, пропорциональную ик. Смещение луча по вертикали пропорционально iK; следовательно, на экране будет наблюдаться характеристика iK(uK). Изменяя ток базы, можно последовательно получить на экране ЭЛТ семейство коллекторных характеристик, а при быстром ступенчатом автоматическом изменении тока базы наблюдать на экране сразу все семейство.

Из-за этого тока потенциал коллектора понижается:

Однотактные УПТ прямого усиления являются обычными многокаскадными усилителями с непосредственной связью. В многокаскадном УПТ наблюдается последовательное повышение потенциала на эмиттере транзистора каждого последующего каскада. Необходимость повышения потенциалов эмиттера от каскада к каскаду обусловлена тем, что за счет непосредственной связи потенциал коллектора у каждого последующего транзистора оказывается выше, чем у предыдущего. Обеспечить необходимый режим покоя в каскадах такого УПТ можно за счет последовательного уменьшения номиналов коллекторных резисторов от каскада к каскаду. Однако в этом случае будет падать усиление УПТ.

Если на все входы МЭТ VI поданы высокие потенциалы, соответствующие логической 1 (1/вХ > 2,4 В), то все переходы база—эмиттер МЭТ будут смещены в обратном направлении, а переход база—коллектор МЭТ сместится в прямом направлении. Потенциал базы МЭТ составит величину 1,2 В, что достаточно для открытия переходов база-эмиттер транзисторов V2 и V4. Последние перейдут в режим насыщения, что приведет к резкому увеличению тока через резистор R2. При этом уменьшится потенциал коллектора транзистора V2 и базы транзистора V3. Транзистор V3 и диод V6 закроются. Напряжение на выходе будет составлять и°ых < 0,4 В, что соответствует логическому 0. Таким образом, схема реализует логическую функцию

ным потенциалом на конденсаторе. В коллекторной цепи протекает незначительный ток / Q Q, а потенциал коллектора равен UK- t/H . По мере разряда конденсатора потенциал базы повышается, и в момент времени ? j транзистор начинает открываться (прямой блокинг-процесс). Возникший в коллекторной цепи ток индуцирует в базовой обмотке ЭДС,способствующую дальнейшему нарастанию базового и коллекторного токов (положительная обратная связь). Прямой блокинг-процесс заканчивается переходом транзистора в режим насыщения (момент времени t^) и потерей управляющих свойств.

При низком потенциале на всех входах (логический «О») диоды Д\ — Дз открыты и поддерживают потенциал точки А близким к нулю. Транзистор TZ благодаря наличию диода Д5 надежно закрыт и потенциал коллектора (на выходе схемы) практически равен и„П2 (логическая «1»). Логическая «1» на выходе будет существовать до тех пор, пока на все входы не поступят сигналы высокого уровня (логическая «1»).

Триггер имеет два состояния устойчивого равновесия: транзистор Т\ заперт, а транзистор 7*2 — насыщен или транзистор 7*i насыщен, а транзистор 7*2 — заперт. Одно из таких состояний (причем заранее неизвестно, какое из них) устанавливается самопроизвольно после соединения схемы с источником питания ?к. Предположим, что в исходном состоянии транзистор 7*2 заперт. Тогда на его коллекторе будет положительный потенциал, близкий по значению к Ек. Этот потенциал через сопротивление обратной связи R прикладывается к базе транзистора Т\, обеспечивая его насыщен-ие. Поскольку потенциал коллектора насыщенного транзистора t/кэ нас близок к нулю, то на базу транзистора 7*2 от источника смещения ?б через делитель RRs подается отрицательное напряжение, надежно удерживающее транзистор Г2 в закрытом состоянии. Такое состояние триггера при отсутствии на его входе управляющих импульсов является устойчивым.

Схема температурной стабилизации с параллельной отрицательной обратной связью ( 6.36) отличается тем, что резистор R6 включают не в цепь —?К9, а в точку а, имеющую потенциал коллектора. Если с повышением температуры выходные характеристики транзистора перемещаются вверх (см. 6.34), то при этом увеличивается ток коллектора и уменьшается напряжение на коллекторе, а следовательно, происходит уменьшение тока /б, которое приведет к стабилизации рабочей точки. Для оценки качества стабилизации служит коэффициент нестабильности: