Сопротивлением напряжение

Эквивалентная схема интегрального транзистора с общим эмиттером изображена на 1.6. Здесь усилитель-,ные свойства транзистора представлены генератором тока Р/Б- Влияние обратно смещенного перехода коллектор — база показано на экивалентной схеме сопротивлением утечки RKB и емкостью СКБ- Изолирующий р — n-переход, шунтирующий коллектор на подложку, представлен емкостью Скп- Обратное сопротивление перехода можно не учитывать. Сопротивление насыщения /"к образуется объемным сопротивлением материала коллектора и области скрытого слоя на пути протекания коллекторного тока (см. 1.6, а). Сопротивление лерехода эмиттер — база, открытого при работе транзистора в линейном режиме,

1. Потеря напряжения в проводах исследуется в настоящей лабораторной работе на моделях трех линий: А — а, Б — б, В — в, отличающихся друг от друга длиной /, Ъечением провода S и удельным сопротивлением материала проводов р. Влияние различных факторов на потерю напряжения можно определить по формуле

ция резисторов может быть произвольной, однако во всех случаях отношение длины резистора к его ширине должно быть согласовано с удельным сопротивлением материала исходного диффузионного слоя и обеспечено получение заданного номинала. Ширина резистора ограничивается разрешающей способностью фотолитографии. Высокоомные резисторы рекомендуется выполнять в виде параллельных полосок с перемычками между ними. Номинал резистора в этом случае будет выдержан более точно, чем для резистора изогнутой формы. Любой диффузионный резистор может пересекаться проводящей дорожкой, так как проведение металлизированного проводника по слою оксида кремния, покрывающему резистор, не оказывает существенного вредного влияния. Резисторы, у которых необходимо точно выдерживать отношение номиналов, должны иметь одинаковую ширину и конфигурацию и располагаться в непосредственной близости друг от друга. Если ИМС содержит резисторы с большой рассеиваемой мощностью, то их следует располагать в периферийных областях кристалла.

1. Потеря напряжения в проводах исследуется в настоящей лабораторной работе на моделях трех линий: А-—а, Б—б, В—в, отлича-ющихся друг от друга длиной /, Сечением провода S и удельным сопротивлением материала проводов р. Влияние различных факторов на потерю напряжения можно исследовать по формуле:

Другой параметр линии — затухание — характеризует ослабление передаваемой мощности на единице длины, связанное с потерями. Главной причиной потерь является сопротивление проводника. Оно определяется толщиной скин-слоя б, в котором протекает основная доля тока, и удельным сопротивлением материала, причем 8 ~ ~ J/"p/A a Rc!l ~ р/б ~ Vpf. Для материалов, применяемых в тонкопленочных микросхемах (см. § 2.12), при /=10 ГГц имеем б ~ 0,7 мкм. Толщина проводника должна быть в 2...3 раза больше, т. е. 2 мкм; при этом затухание около 0,6 дБ/см [271.

Контактное сопротивление характеризуется не только сопротивлением материала контактных элементов, но и так называемым переходным сопротивлением в месте соприкосновения элементов контакта.

их. Однако электрическое поле внутри проводников с током связано только с конечным удельным сопротивлением материала этих проводников и соответственно определяет потери энергии в проводниках. Энергия же, передаваемая вдоль проводников, целиком относится к электромагнитному полю в среде, окружающей проводники. Электрическая емкость и индуктивность любых элементов электротехнического устройства определяются их электрическими н магнитными полями при заданных зарядах и токах.

1. Потеря напряжения в проводах исследуется в настоящей лабораторной работе на моделях трех линий: А—а, Б—б, В—в, отлича- Ас. ющихся друг от друга длиной /, сечением провода S и удельным сопротивлением материала проводов р. Влияние различных факторов на потерю напряжения можно исследовать по формуле: Д(/ s=± 2/pZ/S где / — си- РИС- 2-32. Схема для изучения поля токя п 'пинии СПИР тери напряжения в проводах при о оо\ ЛИНИИ ( подключении потребителей в кон-

Возможное осуществление реле с короткозамкнутой обметкой приведено на 2-58, в. В момент подачи на основную обмотку 1 напряжения U = Up в короткозамкнутой обмотке 2 возникает ток J'p2, обусловливающей поток, противодействующий нарастанию тока ipl в основной обмотке; в результате время tn увеличивается. При снятии напряжения U в обмотке 2 такжг возникает ток ia, обусловливающий затухающий поток и совместно с действием вихревых токов определяющий поддержание общего потока в реле. В рассматриваемом выполнении возрастают задержки как при действии, так и отпускаш-и реле, причем замедление при отпускании оказывается значительно большим, чем при действии. Замыкая обмотоку 2 «а диод или управляя ее замыканием (ли размыканием и учитывая направления возникающих в ней токов, возможно также выполнение реле с замедлением только при действии или отпускании. Было показано (например, [Л. 92]), что эффект от дополнительной обмотки 2 практически не зависит от числа ее витков и определяется габаритами катушки и удельным сопротивлением материала обмотки; поэтому она обычно выполняется в виде медных гильзы или шайб.

С учетом того, что все резисторы на подложке формируются в едином технологическом цикле, можно допустить, что величины р и ft имеют незначительный разброс по подложке (на практике этот разброс не превышает ±5 — 7 %). Это позволяет ввести понятие удельного поверхностного сопротивления рп резистивной пленки, величина которого определяется только удельным сопротивлением материала пленки и его толщиной и численно равна сопротивлению пленочного резистора в форме квадрата с произвольным размером сторон. Это понятие специфично для микроэлектроники и не применяется в других областях техники. Уравнение для сопротивления резистора при этом может быть записано в виде

Изложенное в предыдущих двух главах со всей ясностью показывает, что любое электромагнитное явление, происходящее в системе заряженных тел и контуров с токами, т. е. в любом электротехническом устройстве, определяется не только физическими процессами на самих заряженных телах и в проводниках, образующих контуры с токами, но и не в меньшей мере физическими процессами в диэлектрике, окружающем эти тела и проводники. Даже можно сказать больше — именно электромагнитное поле в диэлектрике, окружающее заряженные тела и проводники с токами, является носителем энергии системы, которая может передаваться от одной части системы к другой. Электрическое поле заряженных тел целиком находится вне этих тел — в окружающем их диэлектрике. Магнитное и электрическое поля электрических токов, протекающих по проводникам, существуют и вне проводников, и внутри их. Однако электрическое поле внутри проводников с током связано только с конечным удельным сопротивлением материала этих проводников и, соответственно, определяет потери энергии в проводниках. Энергия же, передаваемая вдоль проводников, целиком относится к электромагнитному полю в среде, окружающей проводники. Электрическая емкость и индуктивность любых элементов электротехнического устройства определяются их электрическими и магнитными полями при заданных зарядах и токах.

Приведенные рассуждения и полученные формулы показывают, что в цепи с активным сопротивлением напряжение и ток совпадают по фазе (это показано на графиках и векторной диаграмме 4.8, б, в); действующий ток определяется отношением действующего напряжения к сопротивлению.

При разомкнутом выводе базы /g = 0 или подключении к нему идеального генератора тока (с бесконечно большим внутренним сопротивлением) напряжение пробоя <Л<эпроб становится значительно (в 2-4 раза) меньше, чем ^кбпроб- и может оказаться в диапазоне рабочих напряжений транзистора. При включении между выводами базы и эмит-

Вывод. В цепи с чисто активным сопротивлением напряжение и ток совпадают по фазе. Активным называется ток, который создает активную мощность. В цепи происходит необратимый процесс преобразования электрической энергии в тепло. Действующие значения напряжения и тока, подчиняются всем законам постоянного тока.

Вывод. В цели с чисто индуктивным сопротивлением напряжение опережает ток на угол ф = 9Ь°. Ток в цепи реактивный (безваттный), так как при таком токе цепь не потребляет мощности. В цепи происходит обратимый процесс преобразования электрической энергии в магнитную и наоборот. Индуктивное сопротивление учитывает влияние ЭДС самоиндукции на величину тока в цепи и прямо пропорционально частоте тока.

10.11. Фотоэлемент СЦВ-3, включенный в схему на 10.2, имеет характеристики, изображенные на 10.1. Параллельно с резистором нагрузки включается электронный ключ, обладающий бесконечно большим входным сопротивлением. Напряжение источника ?а:=г200 В. Определить: а) световой поток Ф, при котором откроется ключ, если порог срабатывания ключа равен 50 В при сопротивлении нагрузки /?н=5 МОм; б) максимально возможное значение сопротивления нагрузки /?н, если порог срабатывания равен 100 В и максимальное значение светового потока Ф=0,15 лм.

в) для трансформаторов, если пренебречь их активным сопротивлением, напряжение к. з. ик (%) (дается в каталогах) численно равно их индуктивному сопротивлению х (%);

Если увеличивать напряжение источника питания, ток тиристора увеличивается незначительно, пока это напряжение не приблизится к некоторому критическому значению, равному напряжению включения иыя. При напряжении С/вкл в динисторе создаются условия для лавинного размножения носителей заряда в области коллекторного перехода. Происходит обратимый электрический пробой коллекторного перехода (участок 2 на 16.45,6). В «-области коллекторного перехода образуется избыточная концентрация электронов, а в ^-области -избыточная концентрация дырок. С увеличением этих концентраций снижаются потенциальные барьеры всех переходов динистора. Возрастает инжекция носителей через эмиттерные переходы. Процесс носит лавинообразный характер и сопровождается переключением коллекторного перехода в открытое состояние. Рост тока происходит одновременно с уменьшением сопротивлений всех областей прибора. Поэтому увеличение тока через прибор сопровождается уменьшением напряжения между анодом и катодом. На ВАХ этот участок обозначен цифрой 3. Здесь прибор обладает отрицательным дифференциальным сопротивлением. Напряжение на резисторе возрастает и происходит переключение динистора.

Из изложенного следует, что при переходе волны напряжения из линии с меньшим волновым сопротивлением в линию с большим волновым сопротивлением напряжение увеличивается и в пределе может ___________Z/^Zg______

Если изменяется входное напряжение, то соответственно изменяются ток через стабилитрон и падение напряжения на линейном резисторе с активным сопротивлением. Напряжение на зажимах стабилитрона, а следовательно, и на нагрузке практически не изменяется.

Таким образом, транзистор, включенный по схеме с ОЭ, характеризуется большим усилением по току. При этом имеется и усиление по напряжению: так как выходное сопротивление велико, в цепь коллектора можно включить резистор Як с большим сопротивлением, напряжение на котором будет больше, чем входное. Соответственно происходит и усиление по мощности.

Барьерная емкость эмиттера. Пусть прямоугольный импульс тока проходит через цепь эмиттера транзистора, включенного но схеме с общей базой. Исходя из принципа работы транзистора, для того чтобы получить усиление, в базу должны быть инжектированы носители заряда, для чего требуется изменение напряжения на эмиттерном переходе. Однако в связи с тем, что эмиттерный переход обладает барьерной емкостью Сэ.бар, а цепь, it которую он включен, — конечным сопротивлением, напряжение на эмиттерном переходе изменится не мгновенно; значит, не