21. Биполярные транзисторы.

П риборы триодной кострукции можно разделить:

1)биполярные

2)неполярные

Функционируют на базе двух типов НЗ: эл-нов и дырок. Структура БТ содержит два p-n перехода: эмиттерный и

коллекторный

Задача перехода Э-Б закл-ся в инжекции (впрыскивании) НЗ в Б, т.е. Э явл-ся генератором свободных НЗ. Если это так то тр-р условно можно разделить на 2 части по плоскости А – А^’ , где левая часть явл-ся инжектором, а правая явл-ся тр-ром т. к. вып-т функцию усиления. Из этого =>, что в качестве инжектора в транзисторных структурах можно исп-вать: световые потоки, контакты Ме-п/п, гетеропереходы, p-n переходы, потоки заряженных частиц и т. д. Рассмотрим коллекторный p-n переход: сопр обратносмещенного перехода коллектора составляет

несколько МОм; характерной особенностью явл-ся оказание большого сопр потока основных НЗ и полное отсутствие для неосновных (см. рис.)

где c P – мощность светового потока, выполняющего функцию инжектора.

Поэтому при достаточно высоком уровне инжекции можно значительно увеличить ток в обратносмещенном p-n переходе, тем самым ≪снизить≫ его сопротивление

5. Свойства p-n перехода

d_n и d_p – границы обл-ти простр.заряда.Конц-ии. СНЗ в обл-ти простр.заряда малы и в расчетах обычно не учит-ся. Заряды в n и p обл-ях = по вел-не и противопол. по знаку.За пределами обл-ей конц. СНЗ стан-ся соизмнр. с концен. ионов примеси

n_n=N_d; p_p =N_a поэтому в обл. n и p выполн. ρ=0.

На рис.(б) привед. зав-ть измен-ия потенц. За пределами ОПЗ потенц. Имеют const знач. φ₁ в p и φ₂ в n обл. В рез-те этого φ=φ₂-φ_1.В одномерном случ U эл поля связано с разностью потенц. через производ. Образ. в n обл. полож. зар-ы вызыв. всех энерг. уров. в т.числе ур. Ферми. Аналогич. образом в p обл. отриц. зар-ы вызыв. повышение всех энерг.ур.Перетек. эл-ов из n в p и дырок в обратн.направ. происходит до тех пор, пока ур-ни Ферми в этих обл. не станут = по велич.

Диф. переход из n обл. в p совер. эл-ми с энергией Е>Е₁, а из p в n дырки с энерг. Е>Е^’₁.Распред. по энергиям эл-ов в ЗП p в ВЗ для невырожден. п\п подчин-ся з-ам Максвелла-Больцмана: ;

N_c и N_p – эквивал.плотн-ти сост-й.Из данных выр-ий видно,что при . энерг. exp кол-во СНЗ обладющ. этой энерг.(рис е).Т.о. высота эн.барьера м\у p n обл-ми существ. влияет на кол-во СНЗ, способных совер. диффуз.переход в сосед.обл.С .потенц.барьера эта вел-на ,а со снижен-ем .Дрейф.движ.осущ-ся СНЗ,кот-ые,как бы скатыв-ся с энерг.горки. Для этого им необх. очутиться на её краю.Дырки скатыв.из n в p обл.,эл-ны из p в n обл.

Сост .равновес. м\у p n обл.в отсутст. эл. поля соответ. равнов.эл.бар.Е_ПО.Его величину можно опред.из выр-ия:

где работа вых.эл-на в p-n обл.

Использ.введен урвн-ие для n_n0 и p_p0 и учитыв.,что

E_Fp=E_Fn+E_ПО , Е_с=0

Поскольку Е_ПО=-еφ₀

Из послед.2-ух выраж.=>что Е_ПО и конц. СНЗ одного знака в n и p обл.При степени легир.обл-ей ур.Ферми в n обл. стрем-ся к дну з.провод. E_Fn->E_C, E_Fp->E_V, E_ПО->E_g

Из рис (д) видно,что вел-на эн.барьера м\у обл. изм-ся не мгновенно,а на протяж.всей обл……зар-а наз-ся обедненной обл.Для опред.вида ф-ии можно воспольз. ф-ой Пуассона.При опред. объема плотн.зар-а ρ(х) будем считать все атомн.примеси однократно ионизов.При этом не учит-ся в виду их малости.В этом случ для n обл. пол-им:ρ_n≈eN_д≈en_n0 ; ρ_p=-eN_a≈ep_p0

при зад-ых допущениях решения Пуассона будет иметь вид:

Из выраж.=> что чем …конц.ОНЗ в n и p обл.,тем больше d.Если одна из обл.p-n перехода легир.более сильно,чем др.,то практич.вся обл.простр.зар.локализуется в ней.

n_n0>>p_p0