Параметры туннельных диодов

1. Пиковый ток – максимальный туннельный ток, соответствующий полному перекрытию заполненных и свободных разрешенных уровней (сотни мкА – сотни мА).

2. Напряжение пика – прямое напряжение, соответствующее максимальному (пиковому) току (40…150 мВ), для германиевых диодов – (40…60 мВ), для арсенидгаллиевых – (100…150 мВ).

3. Ток впадины – прямой ток в точке минимума ВАХ.

4. Напряжение впадины – прямое напряжение, соответствующее току впадины (Ge 250…350 мВ, GaAs – 400…500 мВ).

5. Отношение токов – отношение пикового тока к току впадины (Ge – = 3...6, GaAs – 10), которое характеризует различимость двух логических уровней сигнала при работе схемы в режиме переключения.

6. Напряжение скачка (раствора) – это перепад напряжения между максимальным туннельным током и таким же значением диффузионного тока.

7. Отрицательное дифференциальное сопротивление определяется на середине падающего участка ВАХ.

8. Удельная емкость – отношение емкости туннельного диода к пиковому току.

9. Интервал рабочих температур (Ge до +200 °C; Si до +400 °С; GaAs до +600 °С).

10. Предельная резистивная частота – это частота, на которой активная составляющая полного сопротивления последовательной цепи, состоящей из p–n перехода и сопротивления потерь, обращается в нуль .

11. Резонансная частота – частота, на которой общее реактивное сопротивление p–n перехода и индуктивности выводов диода обращается в нуль

.

Примером туннельных диодов являются: ГИ201, КИ303, АИ102.

 

Обращенные диоды

 

Обращенные диоды выполняются на основе полупроводника с критической концентрацией примесей, в котором проводимость при обратном смещении значительно больше, чем при прямом напряжении.

На рис. 2.23 представлена вольт–амперная характеристика и условное обозначение обращенного диода.

При концентрации примесей порядка уровень Ферми находится на потолке валентной зоны p–области и на дне зоны проводимости n–области. При подаче обратного напряжения происходит туннельный перенос электронов из валентной зоны p–области на свободные уровни зоны проводимости n–области, и через диод протекает большой обратный ток.

При прямом смещении диода, перекрытия зон не происходит и прямой ток определяется только диффузионным током. Рабочим участком обращенного диода является обратная ветвь ВАХ, что отражено в его названии. Данный тип диодов используется в детекторах, смесителях СВЧ диапазона и переключающих устройствах.

ГЛАВА 3

БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

 

Биполярным транзистором называют электропреобразовательный прибор, имеющий два p–n перехода, пригодный для усиления мощности электрических сигналов. По принципу действия транзисторы делятся на: биполярные и полевые. В работе биполярных транзисторов используются носители обеих полярностей (дырки и электроны), что и отражено в их названии. В полевых (униполярных) транзисторах используется движение носителей одного знака.

Особенность биполярного транзистора состоит в том, что между его электронно–дырочными переходами существует взаимодействие – ток одного из переходов может управлять током другого.

По порядку чередования p–n переходов транзисторы бывают: n–p–n и p–n–p типов (рис. 3.1).

Область транзи-стора, расположенная между p–n переходами, называют базой. Одна из примыкающих к базе областей должна наиболее эффективно осуществлять инжекцию носителей в базу, а другая – экстрагировать носители из базы.

Область транзистора, из которой происходит инжекция носителей в базу, называют эмиттером, а переход эмиттерным.

Область транзистора, осуществляющая экстракцию носителей из базы, называют коллектором, а переход коллекторным.

По применяемому материалу транзисторы классифицируются на германиевые, кремниевые и арсенид-галлиевые.

По технологии изготовления транзисторы бывают: сплавные, диффузионные, эпитаксиальные, планарные. Толщина базы делается значительно меньше диффузионной длины неосновных носителей в ней. При равномерном распределении примеси в базе внутреннее электрическое поле в базе отсутствует, и неосновные носители движутся в ней вследствие процесса диффузии. Такие транзисторы называют диффузионными или бездрейфовыми. При неравномерном распределении примесей в базе имеется внутреннее электрическое поле, и неосновные носители движутся в ней в результате дрейфа и диффузии. Такие транзисторы называют дрейфовыми.

Кроме того, концентрация атомов примеси в эмиттере и коллекторе (низкоомные области) значительно больше, чем в базе (высокоомная область).

Площадь коллекторного перехода больше эмиттерного, что способствует увеличению коэффициента переноса носителей из эмиттера в коллектор.

По мощности, рассеиваемой коллекторным переходом, транзисторы бывают:

малой мощности P < 0,3 Вт;

средней мощности 0,3 Вт < P < 1,5 Вт;

большой мощности P > 1,5 Вт.

По частотному диапазону транзисторы делятся на:

низкочастотные < 3 МГц;

среднечастотные 3 МГц < < 30 МГц;

высокочастотные 30 МГц < < 300 МГц;

сверхвысокочастотные > 300 МГц.

Обозначение биполярных транзисторов состоит из шести или семи элементов.

Первый элемент – буква или цифра, указывающая исходный материал: Г(1) – германий, К(2) – кремний, А(3) – арсенид галлия.

Второй элемент буква, указывающая на тип транзистора Т – биполярный, П – полевой.

Третий элемент – цифра, указывающая на частотные и мощностные свойства (табл. 3.1)

Таблица 3.1