Транзистора представлена

Участок между базами Б1 и Б2 однопереходного транзистора представляет собой омическое сопротивление в несколько килоом с линейной вольт-амперной характеристикой. Поэтому напряжение t/BiB2 распределяется по базам пропорционально их сопротивлениям #Б] и RE2 ( 61, в), которые зависят от длин 1\ и /2.

• Расчет параметров транзистора представляет собой сложную многофакторную задачу, решение которой может быть выполнено только с помощью ЭВМ.

Классическая структура МДП-транзистора представляет собой униполярный прибор, в котором металлический затвор изолирован от полупроводника тонким слоем диэлектрика. МДП-транзисторы могут быть классифицированы по способу создания проводящего канала. В большинстве приборов используется проводящий инверсный слой вблизи границы диэлектрик — полупроводник. Принцип работы такого транзистора, в котором в качестве диэлектрика используется тонкий слой SiO2 (МОП-транзистор), иллюстрируется 3.1. Для простоты удобно предположить, что затвор отделен от полупроводника идеальным изолятором, а влияние поверхностных ловушек считать ничтожно

этом управляющее напряжение цепи затвора равно нулю (?/упр = 0), выходная цепь транзистора представляет собой малое омическое сопротивление, и коммутируемое напряжение С/вх с малым ослаблением поступает в нагрузку. Коэффициент передачи по напряжению в открытом состоянии Hu0 = Rn/(R}t + RiorKp + Rr).

5.3, формируют слой с проводимостью п-типа толщиной 0,08 мкм. В этом слое располагается канал МЕП-транзистора. Затвор транзистора представляет собой полоску силицида вольфрама, его длина 0,8 мкм. Силицид вольфрама выбран в качестве материала затвора потому, что может выдерживать последующие технологические операции, проводимые при температурах свыше 700 °С.

Таким образом, выходная (коллекторная) цепь транзистора представляет собой управляемый источник тока с внутренним сопротивлением гк*.

Однопереходный транзистор. Однопереходный транзистор, или двухбазовый диод, — полупроводниковый прибор с одним р-п-пере-ходом. Простейший (нитевидный или стержневой) вариант исполнения такого транзистора представляет собой тонкий стержень из кремния с высоким удельным сопротивлением. На верхнем и нижнем торцах стержня созданы невыпрямляющие контакты с соответствующими металлическими выводами. На боковой стороне стержня ближе к верхнему торцу создан р-п-переход ( 7.12, а). Условное обозначение полученного трехэлектродного прибора показано на 7.12, б. Вывод /?-п-перехода называют эмиттером, нижний торец стержня — первой базой, верхний торец — второй базой. Появление участка отрицательного сопротивления на в. а. х. прибора объясняется следующим. Включим Однопереходный транзистор так, чтобы первая база (Ei) была заземлена, а на вторую базу (?2) было подано постоянное напряжение питания +?• Эмиттер (Э) является входным электродом прибора и на него подано входное напряжение и.

. Как видно из 4.23, а канал полевого транзистора представляет собой пластину полупроводника (обычно, кремния) с электро-

Математически зарядоуправляемая модель транзистора представляет собой систему дифференциальных уравнений второго порядка и в ряде режимов эксплуатации транзисторов может быть упрощена. Например, для современных транзисторов характерно неравномерное распределение примесей в базе и постоянная времени тэ/ получается много меньше постоянной времени TK/. Тогда можно пренеб-

Схема включения однопереходного транзистора показана на 7.26, б. К выводам баз Б1 и Б2 подводят напряжение питания UБ1В2.< примем база Б2 имеет положительный потенциал относительно базы Ы, которую обычно заземляют. Под действием этого напряжения в кремниевой пластинке возникает ток /в/5,. Участок между базами В! и Б2 однопереходного транзистора представляет собой омическое сопротивление в несколько килоом с линейной вольт-амперной характеристикой. Поэтому напряжение UБ!Б9 распределяется по базам пропорционально их сопротивлениям, которыз зависят' от длин f.j и /2-Эти напряжения соответственно равны С/ЭБ1 и ^Б2Э- Полярность напряжения С/ЭБ1 такова ( 7.26, а), что в исходном состоянии эмиттерный р-п

Двухтактные-схемы могут работать не только в, режиме А, но и в более экономичных режимах АВ и В, что позволяет существенно повысить к. п. д. каскада. Преимущества двухтактного усилителя мощности наиболее полно реализуются при работе транзисторов в режиме В. В этом режиме- плечи двухтактной схемы работают поочередно, каждое в течение полупериода сигнала. Поэтому ток коллектора каждого транзистора представляет собой импульсы, имеющие вид полусинусоид, т. е. каждое плечо схемы работает е большими нелинейными искажениями сигнала. Несмотря на это-, результирующий ток в первичной обмотке выходного трансформатора i = г"к! — гкз, а следовательно, и напряжение на на-

Частотная зависимость шумов транзистора представлена на 6.15. В полосе частот от 0 до /i проявляется главным образом избыточный шум. В полосе от /г до /2 коэффициент шума остается практически постоянным и определяется в основном тепловыми и дробовыми шумами. Точка выхода на дробовые шумы (частота Д) порядка

Полевые транзисторы выполняют на основе пластины из полупроводникового материала с двумя р—n-переходами и тремя омическими контактами в каждой из областей с различными типами проводимости. 'Структура полевого транзистора представлена на 7.6, а схема его включения на 7.7. Область с управляемыми сечением и толщиной называется каналом. Электрод, из которого в канал входят основные носители заряда, называют истоком. Электрод, служащий для регулирования поперечного сечения канала, называют затвора^. Регулирование величины тока, протекающего через транзистор (ток стока /с), осуществляется с помощью поперечного электрического поля, создаваемого напряжением поля, приложенным к затвору.

Кристалл полупроводника обладает объемными сопротивлениями: гс — между концами канала и контактами стока, г„ — между концами канала и контактами истока. Схема замещения для полевого транзистора представлена на 7.12. В нее входят следующие параметры: Сзи, Сао — входная и проходная емкости; гзи, г30 — входное и проходное сопротивление; rt — внутреннее (дифференциальное) сопротивление канала транзистора; ги — сопротивление внутренней обратной связи; г0 — сопротивление стока; f/зи — входное напряжение. Усилительные свойства транзистора учтены введенным в схему замещения генератором, ток которого пропорционален входному напряжению i/зи, а коэффициент пропорциональности равен S.

Цепь базы транзистора представлена в эквивалентной схеме объемным активным сопротивлением базы гб, составляющим сотни ом. Процесс незначительного роста коллекторного тока /„ с увеличением напряжения на коллекторе ?/Кб представлен в эквивалентной схеме

Схема включения паразитного транзистора представлена на 3.3. Его коллекторный (изолирующий) переход всегда смещен в обратном направлении. Активному режиму основного транзистора VTOCH соответствует режим отсечки паразитного транзистора VTnap. В этом случае его влияние невелико, так как токи утечки р-п переходов при обратных напряжениях малы. Режиму насыщения VTOCH соответствует активный режим работы VTnap. При этом ток утечки /ут возрастает, что приводит к уменьшению базового тока основного'транзистора: /Б= /Б—/ут. Скрытый слой в коллекторе создает тормозящее электрическое поле для дырок, инжектированных в коллектор из базы. Кроме того, время жизни дырок в скрытом слое мало, поэтому уменьшается коэффициент передачи паразитного транзистора, т. е. ток утечки.

Цепь базы транзистора представлена в эквивалентной схеме объемным активным сопротивлением базы г6, составляющим сотни ом. Процесс незначительного роста коллекторного тока /к с повышением напряжения на коллекторе 1/к6 отражен в эквивалентной схеме дифференциальным коллекторным сопротивлением гк, определяемым соотношением гк = = (SU,K/dI,), и составляющим обычно единицы мегаом.

Коэффициент шума транзистора зависит от режима его работы и частоты. Зависимость коэффициента шума от тока транзистора представлена на 4.48, а, из которого видно, что коэффициент шума при малых /э, когда преобладают тепловые и избыточные шумы, сначала сравнительно слабо зависит от тока, а при дальнейшем увеличении тока в связи с увеличением роли дробовых шумов растет примерно пропорционально /э.

Транзисторы старых разработок (50-х годов) изготавливаются по сплавной технологии. Конструкция такого транзистора представлена на рис, 2,4,а. На рис, 2.4 обозначено: хэ, *к и *кк —координаты по

Структура n-канального МДП-транзистора представлена на 5.1. Транзистор создается на слаболегированной кремниевой подложке р-типа с концентрацией акцепторов порядка 1015 см~3. У поверхности подложки / методами диффузии донорных примесей или ионного легирования сформированы сильнолегированные истоковая 2 и стоковая 8 области П+-ТИПЗ толщиной около 1 мкм; концентрация доноров в них превышает Ц)19 см~3. Расстояние между сильнолегированными областями истока и стока, называемое длиной канала L, может составлять от десятых долей до нескольких микрометров. Структура обратима, т.е. любая из областей 2,8 может использоваться в качестве истока или стока. На поверхности полупроводника создан тонкий слой диэлектрика 4 толщиной йд = 0,05ч-0,1 мкм, в качестве которого обычно используют диоксид кремния SiO2. На слой диэлектрика нанесен металлический электрод 5. Металлические слои 3 и 7 образуют выводы истока и стока. В приповерхностный слой 6 толщиной около 0,1 мкм методом ионного легирования вводят примеси, тип и концентрация которых определяют значение и знак порогового напряжения (2.26) (подробнее см. § 6.4).

Структура базовой ячейки УМДП-транзистора представлена на 2.14. V-образный МДП-транзистор может быть изготовлен только в виде вертикальной структуры. Ее внимательное рассмотрение позволяет обнаружить большое сходство с рассмотренной нами

базовая ячейка такого транзистора представлена на 2.35 Ее структура аналогична рассмотренным вариантам, за исключением некоторых деталей Во-первых, для уменьшения сопротивления коллекторного слоя p-n-p-транзистора его структуру делают составной (состоящей из р+-р-слоя) Во-вторых, данные ячейки обязательно содержат охранные слои для предотвращения поверхностного пробоя В рассматриваемой ячейке это диэлектрическое охранное кольцо в сочетании с расширенной областью металлизации эмиттера, уменьшающее кривизну приповерхностного поля