Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 [ 28 ] 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90

показано на рис. 3.8 пунктирной линией. Значит ток коллектора /к должен увеличиться, а время переноса уменьшиться, так как уменьшается толщина базы w.

Для транзистора, работающего в нормальном активном режиме, можно определить изменении толщины базы с помощью простой аппроксимации вольт-амперных характеристик. Если анализировать выходные вольт-амперные характеристики транзистора, то можно заметить, что каждая из них довольно хорошо аппроксимируется прямой линией в широком диапазоне значений Kia, причем все аппроксимирующие Прямые семейства вольт-амперных характеристик пересекаются с осью абсцисс в точке -Va, образуя веер вольт-амперных характеристик (рис. 3.9). Аппроксимирующие прямые в точке-?7Анаоси напряжения ргдотсекают отрезок,который равен

напряжению Эрли. Весьма характерным является то обстоятельство, что напряжение Эрли величина постоянная и не зависит от температуры, а следовательно, с его .помощью -можно просто определять выходные сопротивления (выходные проводимости) транзисторов, если их напряжение коллектор - эмиттер не превышает 53 ~ = 15 В. Для интегральных п-р-п транзисторов при напряжении -15 В напряжение Эрли порядка 200 В, а для интегральных р-п-р транзисторов - 80 В. Таким образом, зная коллекторные токи транзисторов, легко .опредблить выходное сопротивление или выходную проводимость п-р-п и р-п-р тр-анзисторов:

/?выхп=200 к, /?выхр=80 к.

Далее, уравнения коллекторно! о и эмиттерного токов можно записать в виде

(3.36)

Применив простое геометрическое доказательство к кривым, изображенным на рис. 3.9, получаем уравнения токов с учетом изменения толщины базы:

/к=/(е -\)(\-\-Ujg/U), 1

Э = К

(3.37)

с помощью этих уравнений можно рассчитать величину изменения толщины базы интегрального транзистора и другие параметры [2, 25, 34, 63].

Концентрация тока. Заметим, что ток базы является рекомбинацией носителей в области базы, он протекает в области базы под областью эмиттера. Ток базы является током основных носителей в области базы. Полярность этого напряжения такова, что уменьшает прямое напряжение р-п перехода вблизи центра эмиттера, т. е.



ток концентрируется к периметру эмиттера, в результате уменьшается эффективная площадь эмиттера. Концентрация тока повышается с увеличением сопротивления базы, а так как базовый ток увеличивается с уменьшением Ajia- то понижение 213 повышает концентрацию.

Если бы не было явления концентрации и ток базы равномерно распределялся бы в базовой области, то падение напряжения в базе можно было бы определить по формуле

б-б.б4-- (3.38)

При известных значениях эффективности эмиттера у и коэффицинета переноса к можно установить функциональную зависимость между током базы и напряжением базы ,и током эмиттера:

/,--=/3(1 -П). ?4=э(1 -П)-- (3.39)

Следует отметить, что заметная концентрация тока происходит тогда, когда побочное падение «апряжения равно 2фт. В этом случае ток базы не будет распределяться равномерно по ее сечению.

Опишем явление концентрации тока через ток эмиттера /g, создаваемый падением напряжения в 2срт:

L / - . - / (3 40)

где /к -эмиттерный ток, умноженный на число «квадратов» базы. При концентрации тока эффективная толщина базы уменьшается и ее можно определить по формуле

ww. (3.41)

Уравнение (3.41) показывает, что ток, при котором становится заметной его концентрация.

Так как концентрация тока и инжекция высокого уровня способствуют уменьшению коэффициента передачи



тока 213, то хотелось бы знать, какой можно по-

лучить и при каком токе:

U=9.Loc,Y.- (3-43)

При реализации этого условия анализ показывает, что в результате концентрации тока эффективное сопротивление базы понижается:

Бэф-=- (3.44>

Следовательно, чтобы работать с токами выше /д для реализации hxmax следует изменять геометрию активных областей транзистора. Делается это уменьшением размера L и увеличением размера w.

Модели биполярного транзистора с вертикальной инжекцией носителей. Известные модели транзистора можно разделить на две значительные группы - линейные для анализа частотных и переходных характеристик при малых сигналах и нелинейные для анализа переходных процессов при большом сигнале и статических режимах. В настоящее время известно немало моделей интегральных транзисторов, с помощью которых анализируют как машинными, так й ручными методами интегральные микросхемы. Остановимся на основных моделях п-р-п интегрального транзистора с вертикальной инжекцией и проанализируем их [40].

Если не учитывать эффект модуляции толщины базы и его последствия, то по Эберсу - Моллу трехслойную транзисторную структуру с двумя р-п переходами, каждый из которых изображается диодом, а взаимодействие их отображается генераторами токов, можно описать следующей системой уравне1шй*:

* Здесь и далее индекс указывает на нормальное включение транзистора, а индекс / - на инверсное включение.





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 [ 28 ] 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90