= 0,05 см, а удельная проводимость примесного германия а = = 8 См/см.

Ответ: /„реп = 1 ГГц; = 15 Ом; jR = 0,65 Ом; г„ер = = 1,7-10-с.

ГЛАВА 2 ТРАНЗИСТОРЫ. РАСЧЕТ ОДИНОЧНЫХ КАСКАДОВ

Транзисторами называют полупроводниковые приборы, пригодные для усиления мощности и имеющие три или более вьшода. Различают биполярные и полевые транзисторы.

§ 2.1. БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

Физические процессы в биполярном транзисторе

Биполярный транзистор представляет собой полупроводниковый прибор с тремя областями чередующейся электропроводности, усилительные свойства которого обусловлены явлениями инжекции и экстракции неосновных носителей заряда. Эти транзисторы называют биполярными, потому что их работа основана на использовании носителей заряда обоих знаков. Би-пол5фные транзисторы могут быть типа р-и-р и и-р-к.

Структуры и условные обозначения данных типов транзисторов показаны на рис. 2.1. Между каждой областью полупроводника и ее выводом имеется омический контакт, который на рис. 2.1 показан жирной чертой. Средний слой транзистора назьгоают базой (Б), один из крайних - эмиттером (Э), другой - коллектором (К).

База - область, в которую инжектируются неосновные для этой области носители заряда. Эмиттер - область, из которой осуществляется инжекция но-

сителей заряда в базу. Коллектор предназначен для экстракции носителей заряда из базы. Электронно-дырочный переход между эмиттером и базой называется эмиттерным переходом, между базой и коллектором -коллекторным переходом. В зависимости от соче-

Э Б К

Э Б К

р ho оЧ

п ИЗ

тания знаков и значений напряжении на р-и-переходах различают следующие области (режимы) работы транзистора: активная область - напряжение на эмиттерном переходе прямое, а на коллекторном - обратное; область отсечки - на обоих переходах обратные напряжения (транзистор заперт); область насыщения - на обоих переходах прямые напряжения (транзистор открыт); инверсная активная область - напряжение на эмиттерном переходе обратное, а на коллекторном - прямое. Режимы отсечки и насыщения характерны для работы транзистора в качестве переключательного элемента. Активную область, или активный режим, используют при работе транзистора в усилителях или генераторах Инверсное включение применяют в схемах двунаправленных переключателей, использующих симметричные транзисторы, в которых обе крайние области имеют одинаковые свойства.

В зависимости от того, какой из электродов транзистора является общим для входной и выходной цепей, различают три схемы включения транзистора: с общей базой (ОБ), с общим эмиттером (ОЭ) и с общим коллектором (ОК) (рис. 2.2, д, б, в).

Для определения аналитических зависимостей между токами и напряжениями идеализированный транзистор представляют эквивалентной схемой Эберса - Молла (рис. 2.3). Соответствующая одномерная модель состоит из двух идеальных р-и-переходов, включенных навстречу друг другу. Объемные сопротивления слоев, емкости р-и-переходов и эффект модуляции ширины базы не учитываются.

Токи эмрггтера и коллектора выражаются следующим образом:

/э = /ЭБК (еЭБ/Фт 1) а/кБк (екБ/рт i),

Ik = a/эыаеЭБ/Фт i) i), (2.1)

где /эБк и /кБк ~ тепловые токи эмиттерного и коллекторного

иэ5 Вход

-о/г

Выход Ugg

. К -о

пфеходов при коротком замыкании на входе транзистора (L/rb = о и L/эб = = о соответственно); а - коэффициент передачи тока эмиттера в активном режиме;«/ - коэффициент передачи тока, эмиттера при инверсном включении; L/эБ и и vs. - напряжения на эмиттерном и коллекторном переходах соответственно; фт = \CCje - температурный потенциал. Можно показать, что

Рис. 2.3

кбк = кбо/(1 - асс/).

эбк = эбо/(1 - аи/),

(2.2) (2.3)

где /кбо. эбо - обратные токи коллекторного и эмиттерного переходов, измеряемые соответственно при обрыве коллектора и эмиттера.

Подставив выражения (2.2) и (2.3) в формулы (2.1), получим зависимость токов 1, и 1 от напряжений L/эб и 1/» т. е. выражения, описывающие статические ВАХ идеализированного транзистора:

эбо (р[/эб/9т 1) .

1к =

1 - аи; 1 - ащ

иэъ1т 1) -

1 - ащ 1 - аа/

(ei/KB/vr 1) (2.4)

(eike/s-T-1). (2.5)

Учитывая, что /б = /э ~ к» получим /б =

(1 а) /эбо 1,эб/Фг - 1) + (1 - а,) !кБ£ (ei/кб/Фт i).

1 -аа/

1 -аи/

(2.6)

Разрешая уравнение (2.4) относительно U-, получим выражение для идеализированных входных (эмиттерных) характеристик транзистора L/эб =/(/э) I t/кб = const:

L/3b = 9Tln

Ч- 1 + а(екб/<р1 - 1)

(2.7)

Выражение для выходных характеристик может быть получено из уравнения (2.5):

/к = а/э-/кбо(екб/"р-1). (2.8)