Включение тиристорной структуры сигналом управления. Параметры процесса включения тиристора.

53. Методы улучшения импульсных и частотных свойств биполярных транзисторов.

Для улучшения частотных свойств (повышение предельной частотыf_a) рекомендуется следующее.

1. Уменьшать время пролета инжектированных носителей в базовой области, т.е.

а) уменьшать ширину базовой области ;

б) создавать n-р-nтранзисторы, так как подвижность электронов выше, чем у дырок, примерно в 2 раза;

в) использовать германиевые БПТ, так как в германии подвижность носителей выше. Еще большие возможности открывает использование арсенида галлия.

2. Создавать ускоряющее поле в базовой области для инжектированных из эмиттера носителей. Последнее возникает при неравномерном распределении примесей в базе по направлению от эмиттера к коллектору. Концентрацию около эмиттера делают примерно в 100 раз больше, чем около коллектора.

Появление поля объясняется просто. Так как концентрация основных носителей в любой точке базы (дырок n-р-nтранзистора) приблизительно равна концентрации примесей в этой точке, то распределение примесей N_a(x)одновременно будет и распределением дырок р(х). Под влиянием градиента концентрации дырок будет происходить их диффузионное движение к коллектору, приводящее к нарушению условия электрической нейтральности: около эмиттера будет избыток отрицательного заряда ионов акцепторов, а около коллектора -избыток положительного заряда дырок, которые приходят к коллекторному переходу, но не проходят через него.

Нарушение электрической нейтральности приводит к появлению внутреннего электрического поля в базовой области (минус у эмиттера, плюс у коллектора). Появляющееся поле, в свою очередь, вызовет встречное дрейфовое движение дырок. Нарастание поля и дрейфового потока будет происходить до того момента, когда дрейфовый и диффузионный токи дырок уравняются. Легко видеть, что установившееся (равновесное) значение поля будет ускоряющим для электронов, которые входят в рабочем режиме из эмиттера в базу и будет уменьшать их время пролета, т.е. повышать предельную частоту БТ.

Биполярные транзисторы с неравномерным распределением примесей в базе, приводящим к появлению ускоряющего поля, называются дрейфовыми, а обычные - бездрейфовыми. Практически все современные высокочастотные и сверхвысокочастотные БПТ являются дрейфовыми.

Уменьшение времени пролета в базовой области n-р-n-транзистора при экспоненциальном законе убывания концентрации акцепторов от N_a(0) до N_a(W_Б) учитывается коэффициентом неоднородности базы:

.

Поэтому можем написать

.

Для бездрейфовых транзисторов h = 0, а типичные значения для дрейфовых транзисторов h = 2…3.

3. Уменьшать барьерные емкости эмиттерного и коллекторного переходов путем уменьшения сечения областей транзистора и увеличения ширины переходов (выбором концентрации примесей и рабочего напряжения).

4. Уменьшать омическое сопротивление областей базы R_ББ’ и коллектора R_КК’

5. Уменьшать время пролета носителей в области коллекторного перехода.