Транзистора используется

Степень насыщения транзистора характеризуется коэффициентом

зуют таким образом, что один из его электродов является входным, а другой — выходным. Третий электрод является общим относительно входа и выхода. В цепь входного электрода включают источник входного переменного сигнала, а в цепь выходного — сопротивление нагрузки. В зависимости от того, какой электрод является общим, различают три схемы включения транзисторов: с общей базой (ОБ), общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК.) ( 2.12). При этом каждая схема включения транзистора характеризуется двумя независи-

используется односторонняя проводимость электронно-дырочного перехода, так как из вольт-амперной характеристики р-п-пере-хода следует, что он обладает неодинаковыми сопротивлениями в прямом и обратном направлениях. Поэтому полупроводниковые диоды используются для выпрямления переменного тока. Транзистор (полупроводниковый триод) является электронным прибором, основанным «а свойствах двух, расположенных весьма близко друг от друга электронно-дырочных p-n-переходов. Наличие трех слоев с различной проводимостью обуславливает на границах их раздела два р-п-перехода, характеризующихся динамическим равновесием. Чтобы вывести р-л-переход из состояния равновесия, к нему подводится внешнее напряжение (/„. При этом значение тока и в цепи закрытого коллекторного перехода зависит от значения .тока i» открытого эмиттерного перехода. Связь между токами коллекторной и эмиттерной цепей транзистора "характеризуется коэффициентом передачи тока: а = = tt/it, <* = 0,92t.«0,99, Число рекомбиннрующих в базе основных носителей заряда эмиттера определяет ток базы: te= i>— <«. При рассмотрении усилительных свойств транзисторов для переменных сигналов схемы их включения рассматривают без источников питания, так как по сравнению с другими сопротивлениями внутренние сопротивления источников питания весьма малы. Наиболее часто используют схему транзистора с общим эмиттером (ОЭ) ( 6.1.2), с помощью которой осуществляют усиление по току, напряжению и мощности. Для этой схемы коэффициенты усиления по току, напряжению и мощности определяют из выражений

Таким образом, основной элемент модели униполярного транзистора характеризуется удельной крутизной канала /спт и напряжением отсечки l/зи.отс или пороговым напряжением Umnop. Значения этих величин определяются электрофизическими параметрами, конфигурацией и геометрией транзисторной структуры. Удельная крутизна характеристики для МДП-структуры выражается соотношением

Перейдем к рассмотрению крутого участка выходных характеристик транзистора. При уменьшении С/кэ уменьшается напряжение на коллекторном переходе UKS, и при ?/кэ — ^кэ.н = УЪЭ напряжение ?/КБ = f/кэ — ^БЭ изменяет свой знак. При дальнейшем уменьшении ?/кэ до нуля к коллекторному переходу приложено прямое напряжение. Навстречу току дырок из эмиттера в коллектор начинается противоположное движение основных носителей (дырок) из коллектора в базу. В результате коллекторный ток при таком уменьшении ?/кэ резко падает. Крутой участок выходных характеристик транзистора характеризуется потерей транзистором свойств усилительного элемента, эта часть характеристик используется в импульсной технике при реализации ключевого режима транзистора (см. §3.2). Напряжение, отсекающее крутой участок на выходных характеристиках транзистора, [/кэ,н =0,2-7-1 В.

Схемы включения транзисторов. Как элемент электрической цепи транзистор обычно используют таким образом, что один из его электродов является входным, а другой — выходным. Третий электрод — общий относительно входа и выхода. В цепь входного электрода включается источник входного переменного сигнала, а в цепь выходного — нагрузка. В зависимости от того, какой электрод является общим, различают три схемы включения транзисторов: с общей базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ) и с общим коллектором (ОК) ( 3.16). При этом каждая схема включения транзистора характеризуется двумя независимыми семействами статических характеристик, определяющих соотношения между токами, протекающими в цепях его электродов, и напряжениями, приложенными к этим электродам. Такими характеристиками являются : входные

На основе уравнения (4.15), т, е. простейшей математической модели полевого транзистора, можно построить другую графическую модель полевого транзистора — сигнальный граф ( 4.12, а), который после инвертирования ветвей (ребер) преобразуется в сигнальный граф ( 4.12, б, где ц = 5гси), широко используемый при расчетах в усилительных каскадах на полевых транзисторах. Иногда в качестве графической модели полевого транзистора используется не сигнальный, а унисторный граф ( 4.12, в). Унисторный граф полевого транзистора характеризуется двумя параметрами: крутиз-

Режим насыщения транзистора характеризуется малым падением напряжения на р-п переходах, так как они смещены в прямом направлении. При инженерных расчетах из-за малости этого напряжения его не учитывают, полагая ?/кэнас я^О.

Активный режим. Активный режим работы транзистора характеризуется тем, что из-за наличия обратного напряже-

Перейдем к рассмотрению крутого участка выходных характеристик транзистора. При уменьшении С/кэ уменьшается напряжение на коллекторном переходе 17кб, и при С/Кэ = ?/Кэ,н = С/БЭ напряжение С/кб — ?Л:э— ^бэ изменяет свой знак. При дальнейшем уменьшении С/кэ до нуля к коллекторному переходу приложено прямое напряжение. Навстречу току дырок из эмиттера в коллектор начинается противоположное движение основных носителей (дырок) из коллектора в базу. В результате коллекторный ток при таком уменьшении С/кэ резко падает. Крутой участок выходных характеристик транзистора характеризуется потерей транзистором свойств усилительного элемента, эта часть характеристик используется в импульсной техника при реализации ключевого режима транзистора (см. §3.2). Напряжение, отсекающее крутой участок на выходных характеристиках транзистора, С/кэ,н =0,2-М В.

работы МДП-транзистора используется возможность изменить величину и знак электропроводности на границе полупроводника с диэлектриком под действием приложенного напряжения. На 2.25 приведены упрощенные разрезы МДП-транзисторов с п-каналами — индуцированным (а) и встроенным (б). Следует заметить, что в силу ряда технологических причин наибольшее распространение получили МДП-транзисторы со встроенным «-каналом и с индуцированным р-каналом.

Выбранная физическая структура транзистора используется для расчета остальных элементов ИМС.

Благодаря тому, что канал не соприкасается с поверхностью полупроводника, снижается уровень шумов, увеличивается подвижность дырок в канале и крутизна транзистора. Контактная га+-область затвора, как и коллекторная контактная область биполярного транзистора, используется для создания омического контакта к более высоко-омному эпитаксиальному слою га-типа. Скрытый слой га -типа в структуре полевого транзистора необходим для уменьшения сопротивления области затвора и улучшения его частотных характеристик.

При равенстве эмиттерных областей k=l. На практике k выбирают в диапазоне 1...5. Напряжение на участке база — эмиттер одного транзистора используется для фиксации тока в другом.

Иногда в качестве графической модели биполярного транзистора используется не сигнальный граф, а схема с унисторами ( 4.5, в). Унистор подобен диоду: он обладает односторонней проводимостью. Его проводимость в направлении стрелки записывается рядом с ней и может быть как положительной, так и отрицательной. Проводимость уиистора в направлении, встречном стрелке, равна нулю [10].

На основе уравнения (4.15), т, е. простейшей математической модели полевого транзистора, можно построить другую графическую модель полевого транзистора — сигнальный граф ( 4.12, а), который после инвертирования ветвей (ребер) преобразуется в сигнальный граф ( 4.12, б, где ц = 5гси), широко используемый при расчетах в усилительных каскадах на полевых транзисторах. Иногда в качестве графической модели полевого транзистора используется не сигнальный, а унисторный граф ( 4.12, в). Унисторный граф полевого транзистора характеризуется двумя параметрами: крутиз-

Для получения усилительного каскада на составном транзисторе с большим входным сопротивлением ( 4.36) в качестве первого транзистора используется полевой со схемой подключения делителя, показанный на 4.23. На схеме каскада (см. 4.36) затвор полевого транзистора соединяется с резисторным делителем с помощью резистора R$ сопротивлением около

В качестве навески при изготовлении, например, германиевого сплавного диффузионного транзистора используется капля германия, содержащая как до-норные (сурьма), так и акцепторные (индий) примеси. При сплавлении навески с исходной пластиной р-германия в эту пластину диффундируют атомы той и другой примеси, но длина диффузии и растворимость для сурьмы и индия различны. В результате атомы сурьмы за время вплавления проникают на большую глубину, образуя «-область базы, концентрация примесей в которой уменьшается по мере удаления от поверхности.

Транзисторные ключи. Транзисторный ключ, реализованный по схеме с ОЭ, приведен на 7.8, а. Этот способ включения транзистора используется в ключевых схемах наиболее часто, так как транзистор, включенный с ОЭ, потребляет малую мощность в цепи управления и в то же время обеспечивает хорошие формирующие свойства за счет/Cu^l-

сталл полупроводника на небольшую глубину :(порядка десяти микрометров) металла или сплава, содержащего донорные или акцепторные легирующие примеси. После проведения операций вплавления образуются сильнолегированные рекристаллизованные области полупроводника с высокой концентрацией примеси, равно предельной растворимости примеси в полупроводнике. Например, для создания n-p-п сплавного кремниевого транзистора используется вплавление электродного сплава, содержащего мышьяк. Концентрация донорной легирующей примеси мышьяка в я+-слоях эмиттера и коллектора составляет примерно 1020— 1021 см~3. Распределение легирующих примесей в пределах эмиттера, базы и коллектора практически равномерное. Из-за неоднородности фронта вплавления металла с помощью сплавления трудно создать транзистор большой площади (более 0,1 см2) и толщиной базы w менее 20—30 мкм.

Германиевые транзисторы, обычно р-п-р-ппа, изготавливают по сплавной или диффузионно-сплавной технологии. При изготовлении сплавного транзистора используется вплавление навесок (дозирующих шариков) легирующих акцепторных примесей (индий с добавкой галлия) в равномерно легированную пластину я-типа, служащую базовой областью. Сплавной транзистор является бездрейфовым. Поскольку процесс вплавления не удается точно контролировать, сплавные транзисторы отличаются большой (несколько микрометров) толщиной базы, которая имеет значительный технологический разб