30. Модель Еберса-Молла

У ній нехтуємо R_е, R_c, R_b. Струмами рекомбінації та дифузійною ємністю.

– струм насичення аналогічний моделі Гумеля-Пуна

- струми насичення еміторного та колекторного переходів, якщо їх розглядати окремо.

Згідно рівняння Шоклі

- струми що проходять через емітер або колектор при умові що крізь другий перехід струм відсутній.

Параметри моделі Емерса-Молла можна визначити (α_F, α_R, I_F, I_R) на підставі експериментальних залежностей I_c=f(I_e) , I_e=f(I_c)

I_es=I_e0+I_s

I_cs=I_c0+I_s

31. Перехідні процеси у транзисторах

Розглянемо роботу транзистора при малому змінному сигналі.

Малим сигналом вважається такий, для якого зв’язок між струмом та напругою можна вважати лінійним.

Припустимо сигнал подається на емітер у вигляді прямокутного імпульсу

1 – заряд C_jE, C_dE

2 дифузія носіїв заряду від емітерного до колекторного перехода, час дифузії може бути визначений співвідношенням

W<L, p-n-p,

32. Статистичні параметри та вихідні характеристики транзистору

Це параметри струма та напруги та співвідношення між цими величинами одержанї при певних умовах.

Основними параметрами транзистора є коефіцієнт підсилення по струму, який визначається відношенням прирощення струму колектора до прирощення струму емітера, що викликали зміни струма колектора при постійній напрузі.

– ефективність емітера

- коефіцієнт перенесення

- ефективність колектора

Визначимо зазначенні параметри на прикладі структури p-n-p

- відношення прирощення діркової складової емітерного струма ( ) до повного емітерного струма ( )

- доля дірок що інжектується з емітера і досягають колектора

- коефіцієнт, що характеризує початок процесів ударної іонізації в колекторному переході

Якщо , то це вказує що початок ударної іонізації

- при прямих режимах роботи.

- можуть бути визначені на підставі рівняння Шоткі

Таким чином щоб ефективність емітера була ближче до одиниці необхідно щоб σ_p>σ_n , тобто рівень легування емітера набагато більше ніж рівень легування бази.

W<<Z_n товщина бази повинна бути якнайменшою

(якщо відкинути складові другого порядку)

Як приклад наведемо одну з характеристик транзистора при активному режимі

Якщо транзистор буде працювати в схемі з загальною базою, то статичний коефіцієнт підсилення по струму визначається

Частотні властивості транзисторів

Частотні властивості транзисторів визначаються тривалістю перехідних процесів, тривалість заряда і розряда ємностей набагато менше ніж час дифузії крізь базову область. Таким чином частотні властивості визначаються

Для підвищення частотних властивостей потрібно:

1. Зменшувати W

2. D_n>D_p,то кращі частотні властивості n-p-n

Si, Ge D_n ≈ 2 D_p

GaAs D_n ≈ 20 D_p

Бт розподіляються на види за різними ознаками:

1. n-p-n та p-n-p

2. матеріали Si, Ge, GaAs

3. в залежності від механізма – дрейфові або без дрейфові

4. за потужністю – до 0,3Вт малопотужні, 0,3-1,5Вт – середньо, більше 1,5 – потужні

5. по частоті – до 3 МГц низькочастотні, 3-30МГц середньо частотні, 30-300МГц високочастотні, більше 300 МГц надвисокочастотні

6. сплавні, дифузійні, дифузійно-сплавні, іонноімплантовані, планарні (мезопланарні) або епітаксіальні

Основні області застосування БТ:

1. підсилення електричних сигналів

2. перетворення електричних сигналів

3. генерація електричних сигналів

Основні параметри:

Коефіцієнт підсилення по струму, гранічна частота, потужність, коефіцієнт шума, гранічні експлуатаційні параметри (зворотній струм, частота колектор-база, чатота емітер-база)

34. Польові транзистори, їх визначення, принцип дії та ВАХ.

Польові транзистори

Загальні уявлення

Польовий транзистор – це транзистор в якому змінювання струму відбувається під дією перпендикулярного струму електричного поля, що створюється вихідним сигналом.

Проходження струма в польовому транзисторі обумовлено носіями одного знаку (дірки або електрони), такі транзистори ще називають уніполярними на відзнаку від біполярних.

Струм польових транзисторів проходить через область керованої полем провідності, що називається каналом. Цей струм проходить від витока до стока, тобто виток – це джерело носіїв заряду, сток – це область, що збирає носії заряду з каналу. Керування провідності каналу здійснюється за допомогою затвора.

На підставі фізичніх ефектів, що покладані в основу керування провідності канала польового транзистора розділяють на польовий транзистор з керуючим p-n-переходом та польовий транзистор з ізольованим затвором.

Польовий транзистор з керуючим p-n-переходом

Це польовий транзистор, керування потоком основних носіїв в якому здійснюється за допомогою p-n-перехода який зміщений в зворотньому напрямку

Принцип дії: крізь н/п проходять основні носії (електрони). При подачі зворотної напруги на керуючі p-n-переходи виникає область ОПЗ розміри якої будуть залежати від напруги, що подається на затвор. Змінювання в цій області будуть змінюватися і розміри каналу крізь який проходять носії. На підставі розгляду залежності розмірів ОПЗ від напруги на затворі одержана залежність для струма стока

Де

- опір канала

– питома провідність

- довжина канала

- переріз канала

- напруга відсікання, тобто така напруга при якій відбувається зімкнення ОПЗ. (струм крізь канал не проходить)

Підсилювальні властивості транзистора визначаються крутістю характеристики

Знак «-» означає, що збільшення струма стока визначається зменшуванням напруги на затворі.

Польовий транзистор з ізольованим затвором

Це полярний транзистор що має затвор електрично ізольований від канала.

Існує 2 види МДН-транзисторів:

1. з вбудованим каналом

2. з індуцированим каналом

З вбудованим каналом:

З індуцированим каналом:

МДН структура реалізується на підставі структури алюмінія.

Розглянемо принцип дії МОН транзистора

В залежності від напруги U_DS може бути випадок однорідного і неоднорідного каналів.

Однорідний – канал, провідність якого однакова протягом усього каналу, тобто напруга U_DS не впливає на провідність канала. Для такого канала

Де - повний заряд у каналі

- час проходження каналів

Канал виникає при певній напрузі на затворі при якій відбувається інверсія провідності при поверхневих шарах н/п під затвором. Така напруга називається порогова (U_Т)

, , ,

Повний заряд

Випадок не однорідного канала

,

- насицення

34. Визначення і класифікація інтегральних схем (ІС)

Интегральные микросхемы представляют собой наиболее распространенные изделия микроэлектроники, методы изготовления которых основаны на обобщении как ранее используемых в полупроводниковом производстве и при получении пленочных покрытий групповых технологических приемов, так и новых технологических процессов. Этим определяются два главных направления в создании ИМС: полупроводниковое и пленочное. Интегральные микросхемы обычно классифицируют по конструктивно-технологическим признакам, степени интеграции, функциональному назначению, быстродействию, потребляемой мощности, применяемости в аппаратуре, а также прин ципу действия активных элементов. Наиболее распространена классификация по конструктивно-технологическим признакам, поскольку при этом в обозначении ИМС содержится информация о ее конструкции и технологии изготовления.

Одним из основных критериев оценки технологического уровня производства и отработанности конструкции ИМС является степень интеграции.

Важным конструктивным признаком, по которому можно все ИМС подразделить на два класса, является тип подложки (с активной или пассивной). К первому классу относятся ИМС, элементы которых выполнены внутри подложки, представляющей собой пластину из полупроводникового материала, а ко второму — ИМС, элементы которых размещены на поверхности подложки, выполненной из диэлектрического материала. Тип подложки зависит от технологии изготовления ИМС. Полупроводниковые ИМС выполняют на активных и пассивных подложках, пленочные и гибридные - на пассивных, а СВЧ и пьезокерамические- также на пассивных..

Основными и наиболее сложными элементами ИМС любого типа являются биполярные и униполярные транзисторы. В гибридных ИМС используют бескорпусные дискретные биполярные и униполярные (чаще всего на МОП-структурах) транзисторы, изготовляемые по планарно-эпитаксиальной технологии. Кроме того, в гибридных ИМС используют диоды и бескорпусные полупроводниковые ИМС. В полупроводниковых ИМС применяют биполярные и МОП-транзисторы,в основном изготовляемые по планарной технологии.

Для защиты ИМС от внешних воздействий их герметизируют, заключая в специальных корпусах или спрессовывая в пластмассу (корпусные ИМС), либо покрывают эпоксидным или другими лаками (бескорпусные).

По функциональному назначению различают цифровые, аналоговые (линейные), аналого-цифровые и цифроаналоговые ИМС, а по применяемости в аппаратуре - широкого применения и специальные.

Условные обозначения ИМС состоят из четырех элементов (причем первые два элемента - три-четыре цифры - характеризуют полный номер серии):

первый элемент - цифра, указывающая конструктивно-технологическую группу;

второй элемент — две-три цифры, указывающие порядковый номер разработки данной серии ИМС;

третий элемент — две буквы, указывающие подгруппу и вид ИМС;

четвертый элемент - одна или несколько цифр, указывающие порядковый номер разработки ИМС в данной серии, которая может содержать несколько одинаковых по функциональному признаку ИМС.

Если после буквы К перед номером серии имеется также буква М, это означает, что вся данная серия выпускается в керамическом корпусе (например, КМ155ЛА1).

Перед обозначением серии бескорпусных ИМС без присоединения выводов к кристаллу имеется буква Б (например, КБ524РП1А4).

Цифра, стоящая после дефиса в обозначении бескорпусных ИМС (например, 703ЛБ1-2), означает возможные варианты их конструктивных исполнений: 1-с гибкими выводами; 2-с ленточными (паучковыми), в том числе на полиимидной пленке; 3-с жесткими; 4 — на общей пластине (неразделенные) ; 5 — разделенные без потери ориентации (например, наклеенные на пленку); 6 — с контактными площадками без выводов (кристалл).

Следует отметить, что до введения ГОСТ 18682 - 73 условные обозначения присваивались в соответствии с нормативно-технической документацией, действовавшей в то время. После 1973 г. большинство ИМС получили новые условные обозначения. Однако ИМС, на которые не была выпущена новая техническая документация, сохранили старые условные обозначения. Пример такого обозначения приведен на рис. 51.