Дрейфовые транзисторы их параметры, преимущества и недостатки (стр. 6 из 6)
Величина диффузионной емкости коллектора может быть рассчитана по формуле
(3.16)Обратим внимание на один интересный момент. Из графика рис. 3.1 можно видеть, что, хотя в значительной части базы будет действовать дрейфовое поле, ускоряющее неосновные носители в направлении к коллектору, в части базы, непосредственно примыкающей к эмиттеру, градиент концентрации доноров имеет обратный знак. У самого эмиттера в области базы будет иметь место тормозящее поле. Расчеты и эксперимент показывают, что при малых токах эмиттера это тормозящее поле несколько снижает коэффициент передачи тока α.
Практически мы работаем при токах, обеспечивающих в этой области довольно значительную концентрацию неравновесных носителей. В результате эффект тормозящего поля становится практически неощутимым.
Перейдем к рассмотрению влияния величины подвижности на основные соотношения и параметры дрейфового транзистора. Следует заметить, что поскольку концентрации примесей в области базы транзистора будут практически заключены в пределах 1018—1018см-3, то, рассчитывая основные параметры дрейфового транзистора, необходимо учитывать снижение подвижности при повышенных концентрациях, так как уменьшение подвижности начинается приблизительно со значений концентрации, равных 1015см-3.
При концентрациях доноров (германий n-типа) свыше 1015см-3 зависимость подвижности неосновных носителей (дырок) от концентрации хорошо аппроксимируется следующим выражением:
(3.17)Этим выражением можно пользоваться до концентраций, равных 1018 см-3, т. е. во всем практически необходимом диапазоне изменений концентраций. Для экспоненциального закона распределения примесей зависимость подвижности дырок в базе от координаты х определится на основании
(3.18)соотношением
(3.19)где η- фактор поля.
Числовые коэффициенты в данном случае имеют размерность подвижности.
Полагая, что дырки движутся через базу в течение некоторого времени τ с некоторой средней скоростью Vcр,
(3.20)получаем, что средняя скорость определяется средней подвижностью:
(3.21)Определяя интегрированием пролетное время τ:
(3.22)можно рассчитать среднюю подвижность, выраженную через дрейфовый потенциал:
(3.23)Средняя подвижность будет равна
(3.24)где μp определяется соотношением (3.17).
Уменьшение подвижности с ростом концентрации примесей должно привести к уменьшению предельной частоты коэффициента переноса ωβ. Поправка к формулам (3.3) и (3.4) может быть сделана заменой величины Dp на величину Dpcp, определенную на основании соотношения Эйнштейна:
Расчеты и эксперименты показывают, что для таких дрейфовых транзисторов, как, например, ГТ308, П401— П403 или П410—П411, П418, среднее значение коэффициента диффузии составляет около 25 см2/сек. Так как при низких концентрациях Dp = 47 см2/сек, то можно видеть, что пренебрежение падением подвижности при больших концентрациях приведет к завышению расчетного значения ƒβ почти вдвое. При перепаде концентраций порядка 100 с учетом падения подвижности получим реальное увеличение частоты ƒβ в дрейфовом транзисторе по сравнению с бездрейфовым транзистором с той же толщиной базы W приблизительно вдвое.
Для дрейфовых транзисторов типа П401—П403 концентрация у коллекторного перехода в базе составляет около (1,5 — 3,0)·1016см-3. При этом ширина коллекторного перехода имеет величину (в зависимости от напряжения) порядка 1,5—3,0 мкм. Предельная частота коэффициента переноса ƒβ этих транзисторов может составлять 250—400 Мгц.
Список использованных источников литературы
1. Викулин И. М., Стафеев В. И. Физика полупроводниковых приборов. - 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1990.-264 с.
2. Спиридонов Н. С. Основы теории транзисторов <<Texнiка>>, 1969.- 300 с.
3. Степаненко И. П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем -М.:”Энергия”, 1967.- 615 с.
4. Тугов Н. М. И др. Полупроводниковые приборы – М.:”Энергоатомиздат”, 1990. – 576 с.
5. Федотов Я. А. Основы физики полупроводниковых приборов. М.:”Советское радио”, 1970. – 592 с