книги / Математические модели элементов интегральной электроники

переходах

K S ) - 1]-

Эквивалентная схема многоколлекторного транзисто­ ра с инжекторным р—/z-переходом приведена на

рис. 3.43.

Рис. 3.43. Эквивалентная схема транзистора с инжекционным пита­ нием.

В статическом режиме в предположении, что эффект взаимодействия между коллекторами выражен слабо (т. е. = 0), эквивалентная схема рис. 3.43 может быть преобразована в более простую схему рис. 3.44 [102]. В отличие от эквивалентной схемы обычного трехэлек­ тродного транзистора, она дополнена генератором тока

Щ

/ эб в цепи эмиттерного перехода

Ia6 = apNIn 4“2 ^ “ а//Нк/1-

;=1

u*t)

Коэффициент усиления тока а^Экв и обратный ток I0i генератора, включенного параллельно коллекторному переходу, задаются выражениями

Инверсный коэффициент а и обратный ток коллек­ торного перехода /1{0 имеют те же значения, что и для t-й транзисторной структуры без инжекторного перехода.

Эквивалентная схема рис. 3.44 справедлива для любого режима работы по i-коллектору при заданных токах инжектора и остальных коллекторов.

/j|

Рис. 3.44. Упрощенная эквивалентная схема в статическом режиме Транзистора с инжекциониым питанием при работе по i-коллектору.

Для транзистора с инжекциониым питанием наиболее серьезные требования предъявляются к параметрам <XN и a Чем выше величина ал-, тем лучше нагрузочная способность, помехоустойчивость и быстродействие схем с инжекциониым питанием. Чем ближе значение aPjv к 1, тем большая часть потребляемой схемой мощности рас­ ходуется полезно на выполнение логических операций. Отметим, что в качестве коллекторных переходов верти*

юг

кальных п—р—/t-транзнсторов могут быть использованы диоды Шоттки. В этом случае а/ — 0.

Однопереходный транзистор представляет собой при­ бор с тремя выводами, имеющими один эмиттерный пе­ реход и два базовых контакта (рис. 3.45). Принцип дей­ ствия однопереходного транзистора основан на модуля­ ции проводимости между эмиттером и контактом базы

коэффициентом деления.

Эквивалентная электрическая схема однопереходного транзистора приведена на рис. 3.46 [88]. Независимыми

в которой параметры /п и /ао определяются из характери­

уменьшается с увеличением /0 для всех значений Us б по следующей формуле:

163

Параметр г\ уменьшается, а сопротивление Гбб увеличи­ вается линейно с увеличением напряжения t/б б-

Параметры щ, а и Гббо, b в выражениях (3.119), (3.120) определяются экспериментально.

Изменения сопротивления гбi в зависимости от U6 6 обусловлены лишь изменениями Гбю в выражении (3.118). Параметры аппроксимации N и / Э1 являются постоянны­ ми величинами и не зависят от t/б б- Они определяются из результатов измерения rei в области насыщения тран­ зистора. В любой точке области насыщения имеет место равенство

N и / Э| в (3.117) определятся из соотношений

Источник тока /б= аh учитывает модуляцию проводимо­ сти базовой области током эмиттера. В области насыще­ ния транзистора коэффициент

Резистор Ry моделирует поверхностную утечку обратносмещенного эмиттерного перехода. Его сопротивление может быть найдено из результатов измерения тока утечки при приложении обратного смещения между эмиттером и второй базой.

164

При графическом способе построения в полулогарифмическом масштабе (например, для эмнттерного перехода) ВАХ представляет собой прямую линию, наклон которой дает значение /и3фт, а пере­

Приведенные на рис. 3.49 экспериментальные кривые характеризуют­ ся следующими типичными для интегрального транзистора цифрами: /30= 0,22 .10-12 А, /„о = 0,71-Ю -1® А, / пО=0,2610~в А, т э=1,31, яг„= 1,42, т п = 1,82.

Схема измерений приведена на рис. 3.50.

Этому способу следует отдать предпочтение по сравнению с ме­ тодом определения зависимости I3= f(U о) при отключенном коллек­ торе, поскольку при описанном методе ток базы равен / э(1—а * ), т. е. достаточно мал. Следовательно, падением напряжения на сопро­ тивлении базы го G можно пренебречь. В этих условиях можно счи­ тать, что напряжение Uoя, измеренное между выводами базы и

эмиттера, с достаточной точностью совпадает с напряжением на эмиттерном переходе UD.

Если зависимость f-j=f(U 0) снимается при отключенном коллек­ торе, ток, равный току эмиттера, течет, через базу, создавая ощути­ мое падение напряжения.

Объемные сопротивления слоев эмиттера г0 коллектора г„ „ к

подложки гПп. Сопротивление гээ находят в результате измерения

Напряжения коллектор — эмиттер при нулевом токе коллектора н

при смещенном в прямом направлении переходе эмиттер —база. На­ пряжение UKа складывается из двух компонентов:

1/к 3 = — Чттк а/ ^Э*Ээ»

При малых токах доминирует первый член, при больших то­ ках—второй. В первом приближении величина гээ не зависит от тока, поэтому при больших значениях Л>наклон линейного участка определяет г99 (рис. 3.51).

активной областьютранзистора иего базовым выводом. Величина этого параметра, как правило, лежит в диапазоне от 10 Ом до не­ скольких килоом.

*> При определении г«ипо этому наклону из полученного значе­ ния следует вычесть поправку

Обычно *13мереййе гб в ийЛяеФся ФруДноИ зйдачей, ибо это <$- йротивление представляет собой сосредоточенный эквивалент реаль­ ного распределенного переменного сопротивления. В реультате полу­ чаемое значение го о сильно зависит как от применяемого метода измерения, так и от режима работы транзистора. По этой причине

описано несколько методов измерения этого параметра.

Для анализа схем на малом сиг­ нале наиболее точным является метод

'/тЫ

рис. 3.54. Для этого на разных частотах измеряются действительная и мнимая части входного импеданса транзистора в схеме с ОЭ —кц0. Пересечение получающейся полуокружности с действительной осью дает значение го. Точность данного измерения зависит от величины коллекторного тока. При малых токах величина го+гэ/(1—оо) будет большой; соответственно большим будет и радиус полуокружности. При больших токах коллектора Гб+гэ/(1—do) будет малым, в ре­ зультате чего уменьшается радиус полуокружности и повышается точность определения координаты точки пересечения при <в— *-оо.

Однако такая аппроксимация не может быть использована для приборов, работающих в СВЧ диапазоне, поскольку на этих частотах

В таких случаях построение круговой диаграммы импеданса вы­ полняется по точкам, полученным в результате измерений на низких частотах.

Для анализа статических режимов величину гб с 6прёдеЛя1от в результате измерения характеристики прямосмещенного перехода

Измерения по схемам рис. 3.50 и 3.51 следует производить достаточ­ но тщательно. Необходимо иметь вольтметр, позволяющий измерять в диапазоне от нескольких десятков милливольт до одного вольта с внутренним сопротивлением не ниже 500 кОм и дающий резуль­ таты не менее, чем с тремя верными значащими цифрами. В против­ ном случае из-за вычитания двух больших величин в числителе дро­

ведена на рис. 3.56. Импульс тока, поступающий в базу транзисто­ ра через быстродействующий переключательный диод, выключает

Канал2 tfo -— с = |AU

Рис. 3.56. Схема измерения сопротивления гб б импульсным методом.

170