Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Билет №14
При возникновении контакта в разнотипных полупроводниках начинаются интенсивные диффузии носителей заряда. Т.к. концентрация электронов в n-области больше, чем в p-области (Nn>>Np), то часть электронов диффундирует из n-области в p-область. При этом в p-области, у металлургической границы, окажутся избыточные электроны, которые будут занимать вакантные ковалентные связи, что уменьшит в пограничном слое концентрацию дырок и создаст слой отрицательных неподвижных зарядов (ионов) акцепторов.
Так как часть электронов из области n перешла в область p, то в пограничном слое области n уменьшится концентрация электронов, и проявятся не скомпенсированные положительные ионы атомов доноров.
Таким образом, вокруг металлургической границы образуется двойной слой противоположных по знаку неподвижных зарядов (ионов доноров и акцепторов). Именно этот слой и называют p-n переходом или запирающим слоем; он определяет контактную разность потенциалов (потенциальный барьер), для Ge – (0,2÷0,3) В, для Si – (0,7÷0,8) В.
Такие переходы электронов будут продолжаться до тех пор, пока электрическое поле потенциального барьера не вырастет настолько, что энергии электронов уже окажется недостаточно для преодоления этого поля.
Потенциальный барьер создает тормозящее поле для основных носителей зарядов и препятствует перемещению электронов в p-область, дырок – в n-область.
Для неосновных носителей зарядов (дырок в n-области и электронов в p-области) поле потенциального барьера является ускоряющим. В результате чего осуществляется переброс неосновных носителей заряда через p-n переход (ток дрейфа). Неосновные носители заряда, переходя через область перехода, нейтрализуют часть ионов обоих знаков, что приводит к понижению потенциального барьера и увеличению диффузионного тока основных носителей. Т.о. в p-n переходе устанавливается динамическое равновесие.
Направление диффузионных токов основных носителей противоположно направлению дрейфовых токов неосновных носителей через p-n переход.
Т.к. в изолированном полупроводнике результирующая плотность токов равна нулю, то условие динамического равновесия может быть определено:
Значение контактной разности потенциалов определяется положением уровня Ферми в полупроводниках n- и p-типа:
Т.к. ; , имеем:
Толщина p-n перехода для равновесного состояния может быть определена:
,
где – относительная диэлектрическая проницаемость полупроводника,
– диэлектрическая постоянная воздуха,
– абсолютная диэлектрическая проницаемость полупроводника:
Напряженность электрического поля E в p-n переходе определяется производной от контактной разности потенциалов, взятой по геометрической координате х:
.
Нарушение равновесного состояния p-n перехода может быть нарушено при подключении к омическим контактам внешнего напряжения. В зависимости от полярности и величины внешнего напряжения характер тока через p-n переход и его величина оказываются различными
В теории цепей различные устройства принято представлять в виде некоторых четырёхполюсников с одним общим выводом или электродом.
Несмотря на то, что биполярный транзистор представляет собой трёхэлектродный прибор, он может быть представлен как черырёхполюсник.
В зависимости от того, какой электрод транзистора является общим для входной и выходной цепи транзистора, различают три схемы включения:
Вместо слов «с общим» иногда говорят «с заземлённым», хотя заземление может иметь другой смысл.
Принцип усиления электрических сигналов во всех этих схемах одинаков, но свойства схем различны.
Рассмотрим некоторые количественные показатели работы транзистора как усилителя для различных схем включения.
При любой схеме включения транзисторного усилительного каскада основными показателями являются:
Коэффициент усиления по току
Коэффициент усиления по напряжению
Коэффициент усиления по мощности
Входное сопротивление
Схема с ОК
;
;
.
Т – образная эквивалентная схема с ОК
;
;
– десятки тысяч Ом
|
KIк >> 1; KUк < 1; KPк >> 1; |
Приведенная схема представляет собой сбалансированный мост, в одну диагональ которого включено напряжение питания +Ек, а в другую диагональ - нагрузка Rн. Плечами моста являются резисторы Rк1=Rк2 и внутреннее сопротивление транзисторов Т1 и Т2 (вместе с соответствующими частями R0 и резистором Rэ).
Для нормальной работы схема должна быть строго симметричной, что обеспечивается балансировкой моста.
Если учесть, что R01=R02, то в упрощенном виде баланс моста:
Если Rк1=Rк2 по условию, а транзисторы Т1 и Т2 с одинаковыми свойствами, то
Uа – Uв = 0 при любом Ек и любом изменении Iкт1, Iкт2,
что исключает дрейф нуля в такой схеме (т.к. Uвых=0 – всегда при Uвх=0).