WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Кількісний аналіз процесів у біполярному транзисторі - Реферат

Кількісний аналіз процесів у біполярному транзисторі - Реферат

Реферат на тему:

Кількісний аналіз процесів у біполярному транзисторі.

Для того, щоб вияснити, як впливають конструктивно-технологічні параметри біполярного транзистора на його характеристики та параметри, необхідно проаналізувати модель транзистора на основі рішення рівняння непрерервності. Приймемо ті ж основні припущення, які були зроблені при виведенні вольтамперної характеристики pn переходу (п.3.1.3). Кінцевою метою даного розгляду є виведення вольтамперних характеристик транзистора, тобто залежностей струмів через емітерний і колекторний переходи від прикладених до них напруг, при цьому в якості параметрів у рівняння повинні входити електрофізичні параметри областей транзистора.

Для визначенності будемо розглядати pnp транзистор. Задача розрахунку зводиться до знаходження електронної та діркової складових струмів емітера і колектора:

Jе = Jpе + Jnе,Jк = Jpк + Jnк (4_67)

При аналізі будемо дотримуватись наступної схеми розрахунку:

розв'язавши рівняння для області бази, знайдемо струми Jpе та Jpк,

розв'язавши рівняння для області колектора, знайдемо струм Jnк,

розв'язавши рівняння для області бази, знайдемо струми Jpе та Jnк,

розв'язавши рівняння для області емітера, знайдемо струм Jnе,

Використовуючи (4_67), знайдемо струми Jе та Jк.

Область бази.

Будемо вважати, що ліва межа області бази розміщена на межі області просторового заряду (ОПЗ) емітерного переходу при x = 0, права межа бази розміщена на межі області просторового заряду колекторного переходу при x = w, тобто w відповідає товщині бази. Рівняння неперервності для області бази в прийнятих припущеннях (п.3.1.3) запишеться в наступному виді:

(4_68)

Оскільки розглядаються статичні характеристики, рівняння (4_68) прийме вид:

(4_69)

Граничні умови запишуться так:

(4_70)

загальний розв'язок однорідного рівняння другого порядку (4_69) з коренями характеристичного рівняння +Lp буде мати вид:

(4_71)

Використовуючи в (4_71) граничніе умови (4_70), складемо систему лінійних рівнянь відносно A та B:

(4_72)

Розв'яжемо цю систему, використовуючи метод Крамера:

(4_73)

Підставивши значення А та B в (4_72), отримаємо:

(4_75)

Знаючи розподіл інжектованих носіїв заряду (4_75), знайдемо розподіл дифузійного струму базою:

(4_76)

Звідки, піставивши x = 0, знайдемо діркову складову струму емітера, та, підставивши x = w - діркову складову струму колектора:

(4_77)(4_78)

Тепер, щоб знайти електронну складову струму емітера, розглянемо область емітера (x < 0). В p область емітера з n-бази будуть інжектуватись електрони. Будемо вважати, що товщина емітера набагато більша за дифузійну довжину Ln, тоді ми можемо скористатись розв'язком для розподілу інжектованих носіїв, що отриманий при аналізі процесів в pn переході (51):

(4_79)

Знаючи розпдділ електронів, можна розрахувати електронну складову інжекційного струму, при x = 0 цей струм буде дифузійним:

(4_80)

Щоб знайти електронну складову струму колектора, необхідно розглянути область колектора (x > w). В p область колектора з n-бази будуть інжектуватись електрони. Так само, як і для емітера, будемо вважати, що товщина колектора набагато білша дифузійної довжини неосновних носіїв Ln, тоді, як і в попередньому випадку, можнf cкористатись розв'язком, отриманим при аналізі процесів в pn переході (51):

(4_81)

Електронна складова струму колектора дорівнює дифузійній складовій електронного струму при x = w:

(4_80)

Таким чином, ми розрахували усі складові емітерного та колекторного струмів.

Струм емітера згідно (4_77) та (4_80) рівний:

(4_81)

де (4_82)

Використовуючи (4_81) та (4_82), отримаємо:

(4_83)

Струм колектора згідно (4_78) та (4_81) рівний:

(4_84)

Викорставши (4_80) для Δpе, Δpк, Δnк, отримаємо:

(4_85)

Перепишемо рівняння (4_83) та (4_85) в наступному виді:

(4_86)

В (4_86) використані наступні позначення:

(4_87)

Перетворимо рівняння, яке описує колекторні характеристики, до іншого, зручнішого виду. Для цього з верхнього рівняння (4_87) виразимо (eUеб/Uт-1) і потім подамо отриманей вираз в нижній.

(4_88)

З іншої сторони, для колекторного струму можна записати (див. 4_9):

(4_89)

Порівнявши (4_88) та (4_89), отримаємо формули для розрахунку експлуатаційних параметрів αN та Jк0 через технологічні параметри областей:

(4_90)

Якщо з верхнього рівняння (4_87) виразити (eUкб/Uт-1), а потім підставити отриманий вираз в нижнє рівняння (4_87) та виконати перетворення, аналогічні тільки що розглянутим, можна отримати рівняння для інших параметрів, які описують транзистор: αI та iе0. Однак, можна і не робити ці перетворення, а скористатись наступними міркуваннями: оскільки транзистор структура симетрична, то для того, щоб отримати потрібні коефіцієнти в рівняннях (4_90), достатньо поміняти індекси - к та е, 1 та 2. Тоді:

(4_91)

Оскільки коефіцієнти aik визначаються технологічними параметрами областей, то можна вважати, що (4_90) та (4_91) дозволяють пов'язати параметри, які описують вольтамперні характеристики див. (4_7) з властивостями областей транзистора.

Якщо структура симетрична, тобто параметри p области емітера рівні параметрам p області колектора, то, як видно з (4_87) a11 = a22, a12 = a21. В цьому випадку αN=αI.

Використана література:

  1. Основы промышленной электроники/ Под ред. В.Г. Герасимова. -М.: Высшая школа, 1978.

  2. Изъюрова Г.И., Кауфман М.С. Приборы и устройства промышленной электроники. -М.: Высшая школа, 1975.

  3. Миклашевский С.П. Промышленная электроника. -М.: Высшая школа, 1973.

  4. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. - М.: Высшая школа, 1988.

  5. Основы промышленной электроники/Под ред. В.Г. Герасимова. - М.: высшая школа, 1982.

  6. Гершунский В.С. Основы электроники. - К.: Вища школа, головн. из-во, 1982.

  7. Жеребцов И.П. Основы электроники. - Л.:Энергоатомиздат, 1985.

Нагорский В.Д. Электроника и электрооборудование. - М.: Высшая школа, 1986.

Loading...

 
 

Цікаве