- •Микроволновые приборы и устройства
- •1. Исследование детекторных диодов
- •1.1. Основные теоретические положения
- •1.2. Описание объекта исследования
- •1.3. Описание измерительной установки
- •1.4. Предварительное задание
- •1.5. Основное задание
- •1.6. Содержание отчета
- •1.7. Контрольные вопросы
- •2. Исследование характеристик переключателя и ограничителя наp-I-nдиодах
- •2.1. Основные теоретические положения
- •2.1.1. Переключатель на p-I-nдиодах
- •2.1.2. Ограничительные диоды
- •2.2. Описание объекта исследований
- •2.3. Описание измерительной установки
- •2.4. Предварительное задание
- •2.5. Основное задание
- •2.6. Содержание отчета
- •3.2. Описание объекта исследований
- •3.3. Схема измерительной установки
- •3.4. Предварительное задание
- •3.5. Основное задание
- •3.6. Содержание отчета
- •3.7. Контрольные вопросы
- •4. Исследование генератора и усилителя на диоде ганна
- •4.1. Основные теоретические положения
- •4.2. Описание объекта исследований
- •4.3. Описание экспериментальной установки
- •4.4. Предварительное задание
- •4.5. Основное задание
- •4.6. Содержание отчета
- •4.7. Контрольные вопросы
- •5. Исследование умножителя частоты на варакторном диоде
- •5.1. Основные теоретические сведения
- •5.1.1. Устройство и принцип действия варактора
- •5.1.2. Устройство и принцип действия умножителя частоты
- •5.2. Описание объекта исследований
- •5.3 Описание измерительной установки
- •5.3. Предварительное задание
- •5.4. Основное задание
- •5.5. Содержание отчета
- •6.2. Основные расчетные соотношения
- •6.2.1. Определение параметров барьера
- •6.2.2. Определение параметров токового канала
- •6.3. Характеристика программы анализа статических и малосигнальных параметров птш
- •6.4. Предварительное задание
- •6.5. Основное задание
- •6.6. Содержание отчета
- •7. Исследование усилителя на основе полевого транзистора свч
- •7.1. Теоретические положения
- •7.2. Описание объекта
- •7.3. Описание измерительной установки
- •7.4. Предварительное задание
- •7.5. Основное задание
- •7.6. Содержание отчета
- •7.7. Контрольные вопросы
- •8. Исследование свч биполярного транзистора
- •8.1. Основные положения
- •8.1.1. Дифференциальные параметры транзистора
- •8.1.2. Гибридная схема замещения транзистора
- •8.2. Экспериментальное определение -параметров в схеме с оэ
- •8.3. Выполнение работы
- •8.4. Содержание отчета
- •Список литературы
- •Оглавление
- •197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5
6.2. Основные расчетные соотношения
6.2.1. Определение параметров барьера
К параметрам управляющего барьера Шоттки относятся: контактная разность потенциалов , коэффициент идеальностии паразитное сопротивление контакта. Для определения этих параметров можно использовать прямые ветви вольтамперных характеристик диодов, образованных электродами исток-затвор или сток-затвор. Известно, что теоретически вольтамперная характеристика диода Шоттки описывается выражением:
где – постоянная Ричардсона;– температура диода;– внешнее напряжение на диоде;– напряжение на барьере;– площадь поперечного сечения диода. Искомые величины,,можно легко найти, если воспользоваться тремя значениями токов и напряжений, полученных из эксперимента. При выборе этих точек необходимо иметь в виду следующие обстоятельства. При малых плотностях тока (напряжениях) выражение (6.3) плохо аппроксимируют реальную характеристику, так как сказывается влияние токов утечки. При больших токах (напряжениях) существенное влияние в ограничении роста тока играет сопротивление, что снижает точность описания зависимостивыражением (6.3). На рис. 6.6 показана вольтамперная характеристика диода Шоттки. Значения тока представлены в логарифмическом масштабе. На графике видны три характерные области: область токов утечки1, линейная область2и область последовательного сопротивления3. Линейная связь междуив области2свидетельствует о том, что зависимостьхорошо может аппроксимироваться выражением (6.3). Выбирая на линейном участке экспериментальной характеристики две характерные точкиии соответствующие напряженияи(рис. 6.6), подставляем эти значения в (6.3) и находим:
Для определения величины сопротивления Rнеобходимо воспользуется зависимостью, представленной в линейном масштабе. Увеличение положительного напряжения на контактесверх значенияприводит к тому, что на барьере металл-полупроводник падение напряжения становится мало по сравнению с падением напряжения на сопротивлении. Тогда легко вычислить. Используя такой подход для диодов, образованных электродами исток-затвор и сток-затвор, получим два сопротивленияи. Разница этих сопротивлений обусловлена различием паразитных сопротивлениях стоковой и истоковой областей и можно записать
Уравнение (6.6) в дальнейшем будет использовано для определения сопротивлений стока и истока.
6.2.2. Определение параметров токового канала
Для определения уровня легирования и высоты токового каналанеобходимо иметь два уравнения, связывающие эти величины между собой и с внешними измеряемыми статическими характеристиками. Одним из таких уравнений является выражение для напряжения перекрытия канала (6.2). С учетом, что измеряемое напряжение перекрытияотличается от внутреннего потенциала прокола канала, можно записать:
Второе уравнение может быть получено из выражения для сопротивления полностью открытого канала в области слабых электрических полей:
где – удельное сопротивление;– площадь поперечного сечения канала;– ширина затвора;– подвижность носителей заряда в слабых полях. Значение подвижностив свою очередь зависит от концентрации. Эта зависимость хорошо аппроксимируется формулой
в которой значения концентрации легирования подставляются в см-3.
Сопротивление достаточно просто определяется из наклона стоковых характеристик в линейной области (рис. 6.4). При малом напряжении на стоке и разных напряжений на затворе сопротивление канала меняется в соответствии с изменениями высоты токового каналаили связанной с ней – высотой обедненной подзатворной области. Используя выражения (6.1), (6.2) и (6.7) для различных напряжений на затворе, можно получить уравнение для сопротивления канала. Из экспериментальных стоковых характеристик сопротивление канала определяется отношением напряжения стока к току стока при некотором значении напряжения на затворе, то естьпри.
Если представить графическую зависимость сопротивления канала от параметра , то в идеальном случае должна получиться прямая (рис.6.7). Величинахарактеризует степень перекрытия канала и называетсяпараметром «закрытости»канала.
По наклону характеристики определяется искомое значение сопротивления полностью открытого канала. В реальных транзисторах неравномерность уровня легирования в поперечном направлении канала приводит к отклонению от линейности этой зависимости, особенно в области напряжений на затворе, близких к напряжению запиранияили контактной разности потенциалов. Поэтому наклон функциинеобходимо определять в диапазонеот 2 до 20. Полученное таким образом сопротивлениеиспользуется для определения значений концентрацииииз уравнений (6.7) и (6.8), приняв начальное значение подвижности. Далее, используя (6.9), а затем снова (6.7) и (6.8), повторяют расчет до сходимости пои.
Следует заметить, что продолжение прямой линии до пересечения с осью ординат дает точку, отсекающую от начала координат отрезок, равный по значению сумме паразитных сопротивлений стока и истока. Это позволяет вместе с выражением (6.6) определить отдельно и. Полученная информация может быть использована для расчета всего семейства ВАХ.