Введение - 2-ая физическая лаборатория
advertisement
ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈÅ ÝÄÄ (ÝÊÂÈÂÀËÅÍÒÀ ÄÂÓÕÁÀÇÎÂÎÃÎ ÄÈÎÄÀ) ÍÀ ÒÐÀÍÇÈÑÒÎÐÀÕ. Ââåäåíèå*. Îñíîâíûìè ìàòåðèàëàìè äëÿ èçãîòîâëåíèÿ òðàíçèñòîðîâ ïîêà ÿâëÿþòñÿ ãåðìàíèé è êðåìíèé. Âàëåíòíîñòü ýòèõ ýëåìåíòîâ ðàâíà ÷åòûðåì.  êðèñòàëëå êàæäûé èç àòîìîâ ñòðåìèòüñÿ îáðàçîâàòü ïàðíî-ýëåêòðîííûå ñâÿçè ñ ÷åòûðüìÿ äðóãèìè àòîìàìè è ñòðóêòóðà ýòèõ êðèñòàëëîâ òàêîâà, ÷òî êàæäûé àòîì èìååò ÷åòûðå áëèæàéøèõ ñîñåäåé. Ñâÿçü ìåæäó áëèæàéøèìè àòîìàìè êîâàëåíòíàÿ.  èäåàëüíîì êîâàëåíòíîì êðèñòàëëå, ïðè äîñòàòî÷íî íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ, âñå ýëåêòðîíû ïðî÷íî ñâÿçàíû è íå ìîãóò ïðèíèìàòü ó÷àñòèå â ïðîâîäèìîñòè. Åñòåñòâåííî. Òàêîé êðèñòàëë ÿâëÿåòñÿ èçîëÿòîðîì. Ïðîâîäèìîñòü â êðèñòàëëå âîçíèêàåò òîëüêî â òîì ñëó÷àå, åñëè ÷àñòü âàëåíòíûõ ýëåêòðîíîâ ñâîáîäíà. Ïîëóïðîâîäíèêè òåì è îòëè÷àþòñÿ îò íàñòîÿùèõ èçîëÿòîðîâ, ÷òî ýíåðãèÿ âàëåíòíûõ ñâÿçåé îòíîñèòåëüíî íåâåëèêà, è òåïëîâîå äâèæåíèå óæå ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå ñïîñîáíî ðàçîðâàòü íåêîòîðûå ñâÿçè. Îñâîáîæäàþùèåñÿ ýëåêòðîíû, âñëåäñòâèå òåïëîâîãî äâèæåíèÿ, áóäóò áåñïîðÿäî÷íî ïåðåìåùàòüñÿ â êðèñòàëëå. Åñëè ïðèëîæèòü ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå, ýòè ýëåêòðîíû áóäóò äðåéôîâàòü â íàïðàâëåíèè ïðèëîæåííîé ñèëû è ñîçäàâàòü ýëåêòðè÷åñêèé òîê âîçíèêàåò ýëåêòðîííàÿ ïðîâîäèìîñòü. Îäíàêî ñóùåñòâóåò è òàê íàçûâàåìàÿ äûðî÷íàÿ ïðîâîäèìîñòü. Äûðêîé íàçûâàåòñÿ ñâîáîäíàÿ ñâÿçü, îáðàçîâàâøàÿñÿ â ðåçóëüòàòå îòðûâà ýëåêòðîíà. Ýòà ñâîáîäíàÿ ñâÿçü ìîæåò áûòü âíîâü çàïîëíåíà îäíèì èç âàëåíòíûõ ýëåêòðîíîâ ñîñåäíèõ àòîìîâ, â ðåçóëüòàòå ÷åãî äàííàÿ äûðêà ëèêâèäèðóåòñÿ, íî îáðàçóåòñÿ íîâàÿ äûðêà ó ñîñåäíåãî àòîìà. Ïîëó÷àåòñÿ, ÷òî äûðêà òîæå ìîæåò õàîòè÷åñêè ïåðåìåùàòüñÿ ïî êðèñòàëëó. Åñëè ïðèëîæèòü ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå, òî äâèæåíèå äûðêè ïðèìåò íàïðàâëåííûé õàðàêòåð è âîçíèêàåò ýëåêòðè÷åñêèé òîê. Êîíå÷íî, ïðè äûðî÷íîé ïðîâîäèìîñòè òàêæå ïåðåìåùàþòñÿ ýëåêòðîíû, òîëüêî âåñü ïóòü ïðîõîäèò íå îäèí ñâîáîäíûé ýëåêòðîí, êàê ýòî èìååò ìåñòî ïðè ýëåêòðîííîé ïðîâîäèìîñòè, à áîëüøîå ÷èñëî ýëåêòðîíîâ ïîî÷åðåäíî çàìåíÿþò äðóã äðóãà â ñâÿçÿõ. Ïðîâîäèìîñòü, îñóùåñòâëÿåìàÿ çà ñ÷åò íàðóøåíèÿ âàëåíòíûõ ñâÿçåé îñíîâíûõ àòîìîâ êðèñòàëëà, íàçûâàåòñÿ ñîáñòâåííîé ïðîâîäèìîñòüþ. Ñîáñòâåííàÿ ïðîâîäèìîñòü îñóùåñòâëÿåòñÿ ðàâíûì êîëè÷åñòâîì ýëåêòðîíîâ è äûðîê, íî ðîëü ýëåêòðîíîâ â ïðîâîäèìîñòè íåñêîëüêî áîëüøå, èáî îíè äâèãàþòñÿ áûñòðåå äûðîê. Îäíîâðåìåííî ñ îáðàçîâàíèåì ýëåêòðîíîâ è äûðîê, â ðåçóëüòàòå ðàçðûâà âàëåíòíûõ ñâÿçåé, ò.å. ãåíåðàöèåé íîñèòåëåé ñóùåñòâóåò è îáðàòíûé ïðîöåññ ðåêîìáèíàöèè íîñèòåëåé, êîòîðûé, ãðóáî ãîâîðÿ, ñîñòîèò â òîì, ÷òî ýëåêòðîíû ñòàëêèâàþòñÿ ñ äûðêàìè, ò.å. ïîïàäàþò íà ñâîáîäíûå ìåñòà â âàëåíòíîé ñâÿçè è áîëüøå â ïðîâîäèìîñòè íå ó÷àñòâóþò. Ïðîöåññû ãåíåðàöèè è ðåêîìáèíàöèè *) Ñòóäåíòû, õîðîøî çíàêîìûå ñ òðàíçèñòîðàìè, ìîãóò ýòî ââåäåíèå îïóñòèòü. îáû÷íî íàõîäÿòñÿ â ðàâíîâåñèè. Åñëè ïîëóïðîâîäíèêîâûé êðèñòàëë ñîäåðæèò ïðèìåñè, òî åãî ïðîâîäèìîñòü ñèëüíî óâåëè÷èâàåòñÿ, à ñîñòàâ íîñèòåëåé òîêà ìåíÿåòñÿ, â òî âðåìÿ êàê â ñîáñòâåííîé ïðîâîäèìîñòè ó÷àñòâóåò ðàâíîå ÷èñëî ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ è äûðîê, ïðèìåñíàÿ ïðîâîäèìîñòü, â çàâèñèìîñòè îò ñâîéñòâ ïðèìåñåé, îñóùåñòâëÿåòñÿ, â îñíîâíîì, ëèáî ýëåêòðîíàìè, ëèáî äûðêàìè. Ïîëóïðîâîäíèê, ïðîâîäèìîñòü êîòîðîãî, â îñíîâíîì. Îáóñëîâëåíà íàëè÷èåì ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ, íàçûâàåòñÿ ïîëóïðîâîäíèêîì n òèïà (îò negative), à ïîëóïðîâîäíèê, ïðîâîäèìîñòü êîòîðîãî âûçûâàåòñÿ äâèæåíèåì äûðîê, íàçûâàåòñÿ ïîëóïðîâîäíèêîì p òèïà (îò positive). Òîò èëè èíîé òèï ïîëóïðîâîäíèêà îïðåäåëÿåòñÿ âàëåíòíîñòüþ àòîìîâ ïðèìåñè. Íàïðèìåð, ïðè äîáàâëåíèè ñóðüìû åå àòîìû çàìåùàþò àòîìû ãåðìàíèÿ èëè êðåìíèÿ â êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêå, è ÷åòûðå èç ïÿòè âàëåíòíûõ ýëåêòðîíîâ îáðàçóþò êîâàëåíòíûå ñâÿçè ñ ÷åòûðüìÿ áëèæàéøèìè àòîìàìè, à ïÿòûé ëåãêî ñòàíîâèòñÿ ñâîáîäíûì. Èíäèé èìååò òðè âàëåíòíûõ ýëåêòðîíà. Ââåäåííûé â êðèñòàëëè÷åñêóþ ðåøåòêó îí îáðàçóåò òðè êîâàëåíòíûå ñâÿçè, îäíî æå ìåñòî äëÿ âàëåíòíîãî ýëåêòðîíà îñòàåòñÿ ïóñòûì îáðàçóåòñÿ äûðêà. Êîíå÷íî, ýòà äûðêà ìîæåò óéòè îò ïðèìåñíîãî àòîìà, íî ñàì ôàêò åå ñóùåñòâîâàíèÿ îñòàíåòñÿ. Î÷åâèäíî, ÷òî èíòåíñèâíîñòü ïðîöåññîâ ðåêîìáèíàöèè ïðîïîðöèîíàëüíà ïðîèçâåäåíèþ ÷èñëà ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ íà ÷èñëî äûðîê. Ïîýòîìó, óâåëè÷åíèå ÷èñëà ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ, ïðè äîáàâëåíèè ïÿòèâàëåíòíîé ïðèìåñè, ïðîïîðöèîíàëüíî óìåíüøàåò ÷èñëî äûðîê, à äîáàâëåíèå òðåõâàëåíòíîé ïðèìåñè ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ ÷èñëà äûðîê è óìåíüøåíèþ ÷èñëà ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ òàêæå â îäèíàêîâîå ÷èñëî ðàç. Òàêèì îáðàçîì, ïîëóïðîâîäíèê ëþáîãî òèïà ñîäåðæèò îáà âèäà íîñèòåëåé, òîëüêî â ïîëóïðîâîäíèêå p òèïà áîëüøå äûðîê (â ýòîì ñëó÷àå äûðêè íàçûâàþòñÿ îñíîâíûìè íîñèòåëÿìè, à ñâîáîäíûå ýëåêòðîíû íåîñíîâíûìè), à ïîëóïðîâîäíèê n òèïà áîëüøå ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ. Çäåñü ýëåêòðîíû íàçûâàþòñÿ îñíîâíûìè íîñèòåëÿìè, à äûðêè íåîñíîâíûå. Ïåðâîñòåïåííóþ âàæíîñòü äëÿ ðàáîòû äèîäîâ òðàíçèñòîðîâ èìååò ãðàíèöà ìåæäó ïîëóïðîâîäíèêàìè ðàçíûõ òèïîâ òàê íàçûâàåìûé p-n ïåðåõîä. Ñïîñîáû èçãîòîâëåíèÿ êðèñòàëëîâ ñ p-n ïåðåõîäàìè ìîãóò áûòü ðàçëè÷íûìè. Ñïëàâíûì ìåòîäîì ýòî äåëàåòñÿ òàê: áåðåòñÿ ïëàñòèíêà ãåðìàíèÿ, íàïðèìåð, n òèïà è íà íåå ïîìåùàåòñÿ ìàëåíüêàÿ òàáëåòêà èíäèÿ, ïëàñòèíêà íàãðåâàåòñÿ, èíäèé ðàñïëàâëÿåòñÿ è äèôôóíäèðóåò â êðèñòàëë ãåðìàíèÿ, ïîòîì ïëàñòèíêà îõëàæäàåòñÿ. Òàì, êóäà ïðîíèêëè àòîìû èíäèÿ, îáðàçóåòñÿ ïîëóïðîâîäíèê p òèïà. Ïðè ýòîì ÷èñëî ïðèìåñåé â p îáëàñòè, êîíå÷íî áîëüøå, ò.å. áîëüøå ÷èñëî íåîñíîâíûõ íîñèòåëåé. Ïî çàêîíàì äèôôóçèè äûðêè èç p îáëàñòè áóäóò ïîïàäàòü â n îáëàñòü, à ñâîáîäíûå ýëåêòðîíû, íàîáîðîò, èç n îáëàñòè â p îáëàñòü.  ðåçóëüòàòå p îáëàñòü ïîëó÷àåò îòðèöàòåëüíûé çàðÿä, à n îáëàñòü ïîëîæèòåëüíûé. Ìåæäó ïîëóïðîâîäíèêàìè ðàçíûõ òèïîâ âîçíèêàåò ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå. Åñëè ê êðèñòàëëó íå ïðèëîæåíî íèêàêèõ âíåøíèõ íàïðÿæåíèé, òî ñóùåñòâóåò äèíàìè÷åñêîå ðàâíîâåñèå òîêîâ ÷åðåç p-n ïåðåõîä: òîê íåîñíîâíûõ íîñèòåëåé (âîçíèêøåå â îáëàñòè p-n ïåðåõîäà ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå íå ïðåïÿòñòâóåò äâèæåíèþ íåîñíîâíûõ íîñèòåëåé) ïîëíîñòüþ êîìïåíñèðóåò òîê îñíîâíûõ íîñèòåëåé. Ïåðâûé òîê íåâåëèê, òàê êàê íåîñíîâíûõ íîñèòåëåé ìàëî, âòîðîé òîê òàêæå íåáîëüøîé, èáî îñíîâíûì íîñèòåëÿì ïðèõîäèòñÿ ïðåîäîëåâàòü òîðìîçíîå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå, ÷òîáû ïåðåñå÷ü p-n ïåðåõîä. Îáëàñòü ñàìîãî ïåðåõîäà îáåäíåíà íîñèòåëÿìè. Ïðèáîð, ñîäåðæàùèé îäèí p-n ïåðåõîä, ïîëó÷èë íàçâàíèå ïëîñêîñòíîãî äèîäà (áûâàþò òî÷å÷íûå äèîäû, èçãîòîâëÿåìûå ïî äðóãîé òåõíîëîãèè). Åñëè ê äèîäó ïðèëîæèòü âíåøíåå íàïðÿæåíèå, òî ýôôåêò áóäåò ðàçíûì â çàâèñèìîñòè îò ïîëÿðíîñòè ïðèêëàäûâàåìîé ÝÄÑ. Åñëè ïðèñîåäèíèòü ïëþñ ê n îáëàñòè, ìèíóñ ê p îáëàñòè (ïî ñóùåñòâó âñå íàïðÿæåíèå áóäåò ïðèëîæåíî ê p-n ïåðåõîäó, èáî ñîïðîòèâëåíèå ñàìîãî ïîëóïðîâîäíèêà íåâåëèêî), òî òîðìîçÿùåå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå åùå áîëåå óâåëè÷èòñÿ, òîê îñíîâíûõ íîñèòåëåé ïîëíîñòüþ ïðåêðàòèòñÿ. Îñòàíåòñÿ òîê íåîñíîâíûõ íîñèòåëåé. Ýòîò òîê íàçûâàåòñÿ îáðàòíûì òîêîì äèîäà. Åñëè æå ê äèîäó ïðèëîæèòü íàïðÿæåíèå ïðîòèâîïîëîæíîé ïîëÿðíîñòè (ïëþñîì ê p îáëàñòè), òî ýòî íàïðÿæåíèå óìåíüøèò òîðìîçÿùåå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå â îáëàñòè p-n ïåðåõîäà è ÷åðåç äèîä ïîéäåò áîëüøîé òîê îñíîâíûõ íîñèòåëåé. Âåëè÷èíà ýòîãî òîêà çàâèñèò îò âåëè÷èíû ïðèêëàäûâàåìîé ÝÄÑ è îò ïëîùàäè p-n ïåðåõîäà. Ó ìàëîìîùíûõ äèîäîâ ïðè íàïðÿæåíèÿõ, íå ïðåâûøàþùèõ 1 âîëüòà, òîê äîñòèãàåò íåñêîëüêî äåñÿòêîâ èëè ñîòåí ìèëëèàìïåð. Ìîùíûå æå äèîäû ìîãóò ïðîïóñêàòü òîêè äî 1000 À. Ïëîñêîñòíûå áèïîëÿðíûå òðàíçèñòîðû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ñèñòåìó èç äâóõ p-n ïåðåõîäîâ, íàõîäÿùèõñÿ â îäíîì êðèñòàëëå è ðàñïîëîæåííûõ î÷åíü áëèçêî äðóã ê äðóãó. Áûâàþò òðàíçèñòîðû äâóõ òèïîâ p-n-p è n-p-n.  p-n-p òðàíçèñòîðàõ ïîëóïðîâîäíèê â îáëàñòè ìåæäó ïåðåõîäàìè èìååò ïðîâîäèìîñòü n òèïà, à â n-p-n òðàíçèñòîðàõ p òèïà.  äàëüíåéøåì ìû áóäåì ðàññìàòðèâàòü, â îñíîâíîì, p-n-p òðàíçèñòîðû. Ïîýòîìó òàì, ãäå ýòî ñïåöèàëüíî íå îãîâîðåíî, èìååòñÿ â âèäó èìåííî p-n-p òðàíçèñòîðû. Ñïëàâíûì ìåòîäîì òðàíçèñòîðû äåëàþòñÿ òàê æå, êàê è äèîäû, òîëüêî òàáëåòêà ïðèìåñè, íàïðèìåð, èíäèÿ, íàêëàäûâàåòñÿ ñ äâóõ ñòîðîí èñõîäíîé ïëàñòèíêè. Îáðàçóþùèåñÿ p îáëàñòè äåëàþò íåîäèíàêîâûìè ïî ðàçìåðàì. Ìåíüøóþ èç íèõ íàçûâàþò ýìèòòåðîì, áîëüøóþ êîëëåêòîðîì, ñðåäíþþ æå îáëàñòü áàçîé (ðèñ. 1). Êî âñåì òðåì îáëàñòÿì ïðèïàèâàþòñÿ âûâîäû.  óñèëèòåëüíîì ðåæèìå ê ïåðåõîäó áàçà-ýìèòòåð ïðèêëàäûâàþò íàïðÿæåíèå, óìåíüøàþùåå òîðìîçÿùåå ïîëå â îáëàñòè ýòîãî ïåðåõîäà, ò.å. äëÿ p-n-p òðàíçèñòîðà íàïðÿæåíèå ïðèêëàäûâàåòñÿ ìèíóñîì ê áàçå, à äëÿ n-p-n òðàíçèñòîðà ïëþñîì ê áàçå. Ê ïåðåõîäó áàçà-êîëëåêòîð ïðèêëàäûâàåòñÿ íàïðÿæåíèå, çàïèðàþùåå ïåðåõîä, ò.å. ïëþñîì ê áàçå äëÿ p-n-p òðàíçèñòîðà. Íà ðèñ.2à òðàíçèñòîðû èçîáðàæåíû òàê, êàê îíè îáû÷íî ðèñóþòñÿ íà ñõåìàõ, à íà ðèñ. p-n ïåðåõîäû êîëëåêòîð Ðèñ.1. Êîíñòðóêöèÿ ñïëàâíîãî òðàíçèñòîðà. 2á ïðèâåäåíî ðàñïðåäåëåíèå ïîòåíöèàëà â òðàíçèñòîðå (òîíêîé ëèíèé áåç âíåøíèõ íàïðÿæåíèé, òîëñòîé ëèíèåé ñ íàïðÿæåíèÿìè, ñîîòâåòñòâóþùèìè ðèñ. 2à.) - + + - - + - + Ðèñ.2à. Êîëëåêòîð Ðèñ.2á. Ðàñïðåäåëåíèå ïîòåíóèàëà â òðàíçèñòîðå. Åñëè âíåøíåå íàïðÿæåíèå Å1 óìåíüøèëî â äîñòàòî÷íîé ñòåïåíè ïîòåíöèàëüíûé áàðüåð â îáëàñòè ïåðåõîäà ýìèòòåð-áàçà, òî äûðêè, ÿâëÿþùèåñÿ íîñèòåëÿìè â ýìèòòåðå, ëåãêî ïðåîäîëåâàþò p-n ïåðåõîä è ïîïàäàþò â áàçó. Ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå â áàçå òðàíçèñòîðà, èçãîòîâëåííîãî ïî ñïëàâíîé òåõíîëîãèè, îòñóòñòâóåò. Ïîýòîìó äûðêè, ïîïàâøèå â áàçó, áóäóò ïðèõîäèòü ê ïåðåõîäó áàçà-êîëëåêòîð òîëüêî çà ñ÷åò äèôôóçèè. Ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå, ïðåïÿòñòâóþùåå ïðîíèêíîâåíèþ äûðîê èç êîëëåêòîðà â áàçó, áóäóò òîëüêî ñïîñîáñòâîâàòü ïåðåìåùåíèþ äûðîê èç áàçû â êîëëåêòîð. Ïîýòîìó, äûðêè, äîñòèãøèå ïåðåõîäà áàçà-êîëëåêòîð, áóäóò âòÿãèâàòüñÿ â êîëëåêòîð. Òàêèì îáðàçîì, îñíîâíîé òîê âîçíèêàåò â öåïè ýìèòòåð-êîëëåêòîð. Îäíàêî, òîê êîëëåêòîðà âñåãäà ìåíüøå òîêà ýìèòòåðà, òàê êàê ÷àñòü äûðîê ðåêîìáèíèðóåò ñî ñâîáîäíûìè ýëåêòðîíàìè â áàçå. Êðîìå òîãî, ýëåêòðîíû èç áàçû ìîãóò ïðîíèêàòü â ýìèòòåð, òî÷íî òàê æå, êàê äûðêè ïðîíèêàþò èç ýìèòòåðà â áàçó. Ýòîò òîê íåâåëèê, òàê êàê ñâîáîäíûõ ýëåêòðîíîâ íåìíîãî áàçà äåëàåòñÿ èç ïîëóïðîâîäíèêà ñ ìàëûì êîëè÷åñòâîì ïðèìåñåé. Òîê, âûçûâàåìûé ýòèìè ýëåêòðîíàìè, ñêëàäûâàåòñÿ ñ òîêîì äûðîê èç ýìèòòåðà â áàçó (õîòÿ íîñèòåëè äâèãàþòñÿ â ïðîòèâîïîëîæíûõ íàïðàâëåíèÿõ, íî çíàêè èõ çàðÿäîâ òàêæå ðàçíûå).  ñîçäàíèè òîêà áàçà-êîëëåêòîð ýëåêòðîíû áàçû íå ó÷àñòâóþò, òàê êàê íå ìîãóò ïðåîäîëåòü áîëüøîãî òîðìîçÿùåãî ïîëÿ â îáëàñòè ýòîãî ïåðåõîäà. Óìåíüøåíèå ÷èñëà ýëåêòðîíîâ â áàçå êîìïåíñèðóåòñÿ ïîòîêîì ýëåêòðîíîâ îò èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ ÷åðåç áàçîâûé âûâîä. Òîê áàçû â óñòàíîâèâøåìñÿ ðåæèìå ðàâåí ðàçíîñòè ýìèòòåðíîãî è êîëëåêòîðíîãî òîêîâ. Îòíîøåíèå êîëëåêòîðíîãî òîêà ê áàçîâîìó ÿâëÿåòñÿ âàæíåéøèì ïàðàìåòðîì òðàíçèñòîðà. Îáîçíà÷àåòñÿ îíî áóêâîé β . Îáû÷íîå çíà÷åíèå β äëÿ ñîâðåìåííûõ òðàíçèñòîðîâ ëåæèò â ïðåäåëàõ 20 - 200. ×åì áîëüøå β , òåì, âîîáùå ãîâîðÿ, òðàíçèñòîð ëó÷øå, èáî, ìåíÿÿ ñðàâíèòåëüíî ìàëûé òîê áàçû, ìîæíî ïîëó÷èòü ãîðàçäî áîëüøèå èçìåíåíèÿ òîêà êîëëåêòîðà, ò.å. ïîëó÷èòü áîëüøèé êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ ïî òîêó. ÍÅÊÎÒÎÐÛÅ ÎÑÎÁÅÍÍÎÑÒÈ ÐÀÁÎÒÛ ÒÐÀÍÇÈÑÒÎÐÀ  ÊËÞ×ÅÂÎÌ ÐÅÆÈÌÅ. à) Çàïåðòîå ñîñòîÿíèå. Åñëè ê ïåðåõîäàì áàçà-ýìèòòåð è áàçà-êîëëåêòîð ïðèëîæåíî íàïðÿæåíèå, ïîâûøàþùåå ïîòåíöèàëüíûé áàðüåð, òî îñíîâíûå íîñèòåëè (äûðêè â êîëëåêòîðå è ýìèòòåðå è ýëåêòðîíû â áàçå ð-ï-ð òðàíçèñòîðà) íå ìîãóò ïðåîäîëåòü åãî.  ýòèõ óñëîâèÿõ òîêè â òðàíçèñòîðå îáóñëàâëèâàþòñÿ íåîñíîâíûìè íîñèòåëÿìè. Íåîñíîâíûõ íîñèòåëåé áîëüøå âñåãî â áàçå. Äâèæåíèå èõ ïðîèñõîäèò ïî äèôôóçèîííûì çàêîíàì. Ïîýòîìó òîêè ýìèòòåðà è êîëëåêòîðà îïðåäåëÿþòñÿ âåðîÿòíîñòüþ, ñ êîòîðîé äûðêè áàçû îêàçûâàþòñÿ âáëèçè ð-ï ïåðåõîäîâ áàçàýìèòòåð è áàçà êîëëåêòîð, ñîîòâåòñòâåííî. Ïîòåíöèàëüíûå áàðüåðû, ïðåïÿòñòâóþùèå äâèæåíèþ îñíîâíûõ íîñèòåëåé, íå ìåøàþò íåîñíîâíûì íîñèòåëÿì. Êîíñòðóêöèÿ òðàíçèñòîðîâ òàêîâà, ÷òî ïëîùàäü ð-ï ïåðåõîäà Áàçà- êîëëåêòîð çíà÷èòåëüíî áîëüøå ïëîùàäè ïåðåõîäà áàçà-ýìèòòåð. Ïîýòîìó îñíîâíîé òîê ïðîòåêàåò â öåïè áàçà-êîëëåêòîð.  ãåðìàíèåâûõ ìàëîìîùíûõ òðàíçèñòîðàõ âåëè÷èíà ýòîãî òîêà ñîñòàâëÿåò 1-10 ìêÀ. á) Íàñûùåííîå ñîñòîÿíèå  óñèëèòåëüíîì ðåæèìå ïîíèæåíèå ïîòåíöèàëà íà áàçå ð-ï-ð òðàíçèñòîðà âåäåò ê óâåëè÷åíèþ òîêà áàçû è, ñîîòâåòñòâåííî, ê óâåëè÷åíèþ òîêà êîëëåêòîðà. Ïðè íàëè÷èÿ â êîëëåêòîðíîé öåïè ñîïðîòèâëåíèÿ íàãðóçêè (ðèñ. 3) óâåëè÷åíèå òîêà êîëëåêòîðà Ik âåäåò ê ïîâûøåíèþ ïîòåíöèàëà íà êîëëåêòîðå Uk , ò.ê. (1) U k = − Ek + Ik Rk (çäåñü Ik > 0 ). Åñëè òîê êîëëåêòîðà äîñòàòî÷íî Ðèñ. 3. âåëèê, òî íàïðÿæåíèå Uk îêàçûâàåòñÿ áëèçêèì ê íóëþ. Ïåðåõîä áàçà êîëëåêòîð îòêðûâàåòñÿ è äûðêè â áàçó ïîñòóïàþò íå òîëüêî èç ýìèòòåðà, íî è èç êîëëåêòîðà.  òàêîì ðåæèìå, íàçûâàåìîì íàñûùåííûì, óìåíüøåíèå ïîòåíöèàëà áàçû íå ïðèâîäèò ê çàìåòíîìó ðîñòó êîëëåêòîðíîãî òîêà (î÷åâèäíî, ÷òî êîëëåêòîðíûé òîê íå ìîæåò ïðåâûøàòü çíà÷åíèÿ Ek Rk ), à ëèøü óâåëè÷èâàåò âñòðå÷íûå ïîòîêè äûðîê: îäèí ïîòîê èäåò èç ýìèòòåðà â áàçó è äàëåå â êîëëåêòîð, äðóãîé èç êîëëåêòîðà â áàçó. Êîëè÷åñòâî äûðîê â áàçå â ýòèõ óñëîâèÿõ âåñüìà âåëèêî. Ýëåêòðîíû áàçû áûñòðî ðåêîìáèíèðóþò. Èõ íåäîñòàòîê âîñïîëíÿåòñÿ áàçîâûì òîêîì. Ïîýòîìó, òîê áàçû â íàñûùåííîì ñîñòîÿíèè òàêæå âåëèê. Âõîäíûå è âûõîäíûå ñîïðîòèâëåíèÿ òîæå î÷åíü ìàëû è íà ýêâèâàëåíòíûõ ñõåìàõ òðàíçèñòîð ÷àñòî èçîáðàæàþò òî÷êîé, ê êîòîðîé ïîäâåäåíû âñå òðè åãî âûâîäà. â) Ïåðåõîä îò çàïåðòîãî ñîñòîÿíèÿ ê íàñûùåííîìó. Ïåðåõîä îò çàïåðòîãî ñîñòîÿíèÿ ê íàñûùåííîìó ïðåäñòàâëÿåò äîâîëüíî ñëîæíûé ïðîöåññ. Óäîáíåå âñåãî åãî ðàññìîòðåòü, åñëè ñ÷èòàòü, ÷òî â ìîìåíò âðåìåíè t = 0 âêëþ÷àåòñÿ ïîñòîÿííûé áàçîâûé òîê.  îáùåì ñëó÷àå òîê áàçû Iá = Iá (ðèñ. 3) òàêîâ: íî ïðè Rr >> Râõ Eá Rr + Râõ Iá ≈ (2) Eá Rr (3) Òàêèì îáðàçîì, ïðè ïîñòîÿííîì çíà÷åíèè Ek è òîê áàçû áóäåò ïðèáëèçèòåëüíî ïîñòîÿííûì.  ìîìåíò âðåìåíè t = 0 â áàçó íà÷èíàþò ïîñòóïàòü äûðêè èç ýìèòòåðà è ýëåêòðîíû ñ áàçîâîãî âûâîäà. Êîëè÷åñòâî äûðîê è ýëåêòðîíîâ ïðàêòè÷åñêè îäèíàêîâî è áàçà â öåëîì ñîõðàíÿåò ýëåêòðîíåéòðàëüíîñòü. Òàê êàê äûðêàì íóæíî íåêîòîðîå âðåìÿ, ÷òîáû äîñòè÷ü áàçà-êîëëåêòîð, òî ïðè t = 0 òîê êîëëåêòîðà ðàâåí íóëþ. Íîñèòåëè îáîèõ çíàêîâ ïîñòåïåííî íàêàïëèâàþòñÿ â áàçå. Òî÷íîå ðåøåíèå óðàâíåíèÿ äèôôóçèè, îïèñûâàþùåå äâèæåíèå íîñèòåëåé â áàçå, äàåò äîâîëüíî ñëîæíîå âûðàæåíèå äëÿ òîêà êîëëåêòîðà, êàê ôóíêöèè âðåìåíè. Ïîýòîìó îáû÷íî èñïîëüçóþò ðàçíîãî ðîäà àïïðîêñèìàöèè ýòîé çàâèñèìîñòè. Íàèáîëåå ïðîñòîé è âìåñòå ñ òåì íàèáîëåå ÷àñòî óïîòðåáëÿåìîé ÿâëÿåòñÿ àïïðîêñèìàöèÿ òàêîãî âèäà: t τ Ik = Iá β 1 − e β (4) Çäåñü τ β - íåêîòîðàÿ ïîñòîÿííàÿ âðåìåíè, õàðàêòåðèçóþùàÿ ÷àñòîòíûå E ñâîéñòâà òðàíçèñòîðà. Ýòî âûðàæåíèå ñïðàâåäëèâî äî òåõ ïîð, ïîêà Ik < Rk . k Êàê òîëüêî êîëëåêòîðíûé òîê äîñòèãàåò óêàçàííîé âåëè÷èíû, òðàíçèñòîð âõîäèò â ðåæèì íàñûùåíèÿ.  ðåçóëüòàòå êîëëåêòîðíûé òîê ïåðåñòàåò ìåíÿòüñÿ, íî íàêîïëåíèå íîñèòåëåé â áàçå ïðîäîëæàåòñÿ, äî òåõ ïîð, ïîêà èõ êîëè÷åñòâî íå äîñòèãíåò òàêîé âåëè÷èíû, ÷òî ÷èñëî ðåêîìáèíèðîâàâøèõ ýëåêòðîíîâ íå áóäåò â òî÷íîñòè ðàâíî ÷èñëó ýëåêòðîíîâ ïîñòóïèâøèõ ñ áàçîâîãî âûâîäà. Ìîæíî ïîêàçàòü, ÷òî ñóììàðíûé çàðÿä íîñèòåëåé îäíîãî çíàêà ðàâåí Iáτ β . Âðåìÿ íàêîïëåíèÿ íîñèòåëåé òàêæå îïðåäåëÿåòñÿ τ β è îáû÷íî åãî ñ÷èòàþò ðàâíûì 3τ β (çà ýòî âðåìÿ çàðÿä äîñòèãàåò 0,95 ñâîåãî ñòàöèîíàðíîãî çíà÷åíèÿ). ã) Ïåðåõîä îò íàñûùåííîãî ñîñòîÿíèÿ ê çàïåðòîìó. Åñëè â ìîìåíò âðåìåíè t =t n íàïðÿæåíèå Eá ìåíÿåòñÿ ñ îòðèöàòåëüíîãî íà ïîëîæèòåëüíîå, òî ýòî íå ïðèâîäèò ê íåìåäëåííîìó èçìåíåíèþ òîêà êîëëåêòîðà. Òîê áàçû ìåíÿåò ñâîå íàïðàâëåíèå ýëåêòðîíû íà÷èíàþò óõîäèòü èç áàçû ÷åðåç áàçîâûé âûâîä, à ïîñòóïëåíèå äûðîê èç ýìèòòåðà ïðåêðàùàåòñÿ. Îäíîâðåìåííî, êîíå÷íî, ïðîäîëæàåòñÿ è ïðîöåññ ðåêîìáèíàöèè íîñèòåëåé. Íî ïîêà äûðîê â áàçå äîñòàòî÷íî, êîëëåêòîðíûé òîê ïðàêòè÷åñêè íå ìåíÿåòñÿ. Òîëüêî òîãäà, êîãäà êîëè÷åñòâî äûðîê óìåíüøèòñÿ äî âåëè÷èíû Ek Rk βτ β , íà÷íåòñÿ óáûâàíèå êîëëåêòîðíîãî òîêà è ÷åðåç íåêîòîðîå âðåìÿ îí äîñòèãàåò íåêîòîðîãî ìàëîãî çíà÷åíèÿ, îïðåäåëÿåìîãî íåîñíîâíûìè íîñèòåëÿìè áàçû. Òðàíçèñòîð âõîäèò â çàïåðòîå ñîñòîÿíèå. Ðåæèì, â êîòîðîì îñíîâíóþ ÷àñòü âðåìåíè òðàíçèñòîð íàõîäèòñÿ ëèáî â íàñûùåííîì, ëèáî â çàïåðòîì ñîñòîÿíèè, íàçûâàåòñÿ êëþ÷åâûì. ä) âûñîêî÷àñòîòíûå òðàíçèñòîðû. Òðàíçèñòîðû, èçãîòàâëèâàåìûå ïî ñïëàâíîé òåõíîëîãèè, èìåþò ñðàâíèòåëüíî òîëñòóþ áàçó (20-30 ìèêðîí) è íîñèòåëè èç ýìèòòåðà ïîïàäàþò ê ïåðåõîäó áàçà-êîëëåêòîð òîëüêî çà ñ÷åò äèôôóçèè. Âñå ýòî îáóñëàâëèâàåò äîâîëüíî áîëüøóþ âåëè÷èíó τ β è ïåðåõîä èç çàïåðòîãî ñîñòîÿíèÿ â íàñûùåííîå è îáðàòíî ñîâåðøàåòñÿ äîëãî. Ïîýòîìó, â òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà íóæíî îáåñïå÷èòü áûñòðûé ïåðåõîä èç îäíîãî ñîñòîÿíèÿ â äðóãîå, èñïîëüçóþòñÿ, òàê íàçûâàåìûå, äðåéôîâûå òðàíçèñòîðû. Áàçà ó ýòèõ òðàíçèñòîðîâ ãîðàçäî òîíüøå (1-2 ìèêðîíà), êðîìå òîãî, ðàñïðåäåëåíèå ïðèìåñè íåðàâíîìåðíî ïðèìåñåé áîëüøå ó ãðàíèöû ñ ýìèòòåðîì, ÷åì ñ êîëëåêòîðîì.  ðåçóëüòàòå, â áàçå ñóùåñòâóåò ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå, âûçûâàþùåå äðåéô íîñèòåëåé, ïðèøåäøèõ èç ýìèòòåðà ê êîëëåêòîðó. Îòñþäà è íàçâàíèå äðåéôîâûå òðàíçèñòîðû. Òåõíîëîãèÿ èçãîòîâëåíèÿ äðåéôîâûõ òðàíçèñòîðîâ áûâàåò ðàçëè÷íîé. Îäíà èç íèõ ñîñòîèò â ñëåäóþùåì: èñõîäíàÿ ïëàñòèíà ãåðìàíèÿ èëè êðåìíèÿ ÿâëÿåòñÿ íå áàçîé, à êîëëåêòîðîì. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ ð-ï-ð òðàíçèñòîðà íà ïîâåðõíîñòè ïëàñòèíû äèôôóçèåé èç ãàçîâîé ñðåäû íàíîñèòñÿ ñëîé äîíîðñêîé ïðèìåñè. Ýòîò ñëîé îáðàçóåò áàçó è êîíöåíòðàöèÿ ïðèìåñåé â áàçå óáûâàåò ïî ìåðå ïðîäâèæåíèÿ âíóòðü ïëàñòèíû. Êîãäà áàçà ãîòîâà òåì èëè èíûì ñïîñîáîì (íàïðèìåð, ðàñïûëÿÿ àëþìèíèé), íà åå ïîâåðõíîñòü íàíîñÿò àêöåïòîðíóþ ïðèìåñü îáðàçóåòñÿ ýìèòòåð. Ñî÷åòàíèå òîíêîé áàçû è íàïðàâëåííîãî äðåéôà íîñèòåëåé ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü çíà÷åíèÿ τ β â 100 1000 ðàç ìåíüøå, ÷åì ó ñïëàâëåííûõ òðàíçèñòîðîâ. Èç-çà òàêîãî ìàëîãî çíà÷åíèÿ τ β â äðåéôîâûõ òðàíçèñòîðàõ ñòàíîâèòñÿ ñóùåñòâåííûì âëèÿíèå ìåæýëåêòðîäíûõ åìêîñòåé, õîòÿ ñàìè ïî ñåáå è ýòè åìêîñòè ãîðàçäî ìåíüøå, ÷åì ó ñïëàâëåííûõ òðàíçèñòîðîâ (íàèáîëåå ñóùåñòâåííàÿ åìêîñòü áàçà-êîëëåêòîð ó ñïëàâëåííûõ òðàíçèñòîðîâ èìååò âåëè÷èíó ïîðÿäêà 50 ïô, à ó äðåéôîâûõ 2-10 ïô). Èç-çà âûñîêîé êîíöåíòðàöèè ïðèìåñåé â áàçå, âáëèçè ýìèòòåðà, ð-ï ïåðåõîä áàçà ýìèòòåð îêàçûâàåòñÿ î÷åíü òîíêèì. Åñëè ê ýòîìó ïåðåõîäó ïðèëîæèòü çàïèðàþùåå íàïðÿæåíèå, âåëè÷èíîé 2-3 âîëüòà, òî îí ëåãêî ïðîáèâàåòñÿ. Ïðè íàëè÷èè äîñòàòî÷íî áîëüøîãî ñîïðîòèâëåíèÿ âî âíåøíåé öåïè, ïðîáîé íå ïðèâîäèò ê ðàçðóøåíèþ òðàíçèñòîðà, îäíàêî, âîçìîæíîñòü åãî âîçíèêíîâåíèÿ ñëåäóåò ó÷èòûâàòü ïðè ïîñòðîåíèè èìïóëüñíûõ ñõåì. §2 Äâóõáàçîâûé äèîä. Äâóõáàçîâûé äèîä (èíà÷å îí íàçûâàåòñÿ îäíîïåðåõîäíûì òðàíçèñòîðîì) êîíñòðóêòèâíî ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ïëàñòèíó èëè íèòü èç ïîëóïðîâîäíèêà, â êîòîðîì íà îïðåäåëåííîì ñîñòîÿíèè îò îäíîãî èç âûâîäîâ ñôîðìèðîâàí òî÷å÷íûé ýìèòòåð èç ïîëóïðîâîäíèêà äðóãîãî òèïà. Òàêîå óñòðîéñòâî ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ïîëóïðîâîäíèêîâûé ïðèáîð ñ îòðèöàòåëüíûì ñîïðîòèâëåíèåì. Ðàññìîòðèì äâóõáàçîâûé äèîä ï-òèïà (ðèñ. 4). Íà ïëàñòèíó îäíîðîäíîãî Ðèñ. 4. Êîíñòðóêöèÿ äâóõáàçîâîãî äèîäà. ïîëóïðîâîäíèêà ï-òèïà, äëèíîé L ìåæäó âûâîäàìè δ1 è δ 2 ïîäàåòñÿ íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ E . Íà ðàññòîÿíèè L1 îò áàçîâîãî âûâîäà δ1 ðàñïîëîæåí òî÷å÷íûé ýìèòòåð Ý èç ïîëóïðîâîäíèêà ð-òèïà. Íàïðÿæåíèå E , ïðèëîæåííîå ìåæäó âûâîäàìè áàçû, ðàâíîìåðíî ðàñïðåäåëåíî âäîëü ïëàñòèíêè, åñëè ïîòåíöèàë ýìèòòåðà Uý íèæå ïîòåíöèàëà ïëàñòèíû îêîëî ýìèòòåðà U L .  ýòîì ñëó÷àå 1 (ïîòåíöèàë âûâîäà áàçû δ 1 ñ÷èòàåòñÿ ðàâíûì íóëþ, à ïîòåíöèàë âûâîäà áàçû U L1 = E δ 2 ðàâíûì + E ): L1 L (5) ÷åðåç ïëàñòèíó ìåæäó âûâîäàìè δ1 è δ 2 òå÷åò òîê: I0 = ES ρL (6) ( S - ñå÷åíèå ïëàñòèíû, ρ - óäåëüíîå ñîïðîòèâëåíèå ìàòåðèàëà ïëàñòèíû), à ÷åðåç ýìèòòåðíûé âûâîä èäåò òîëüêî î÷åíü íåáîëüøîé òîê îáðàòíûé òîê çàïåðòîãî ð-ï ïåðåõîäà. Åñëè ïîñòåïåííî óâåëè÷èâàòü ïîòåíöèàë ýìèòòåðà, òî äî òåõ ïîð, ïîêà U ý < U L , íè òîê ìåæäó âûâîäàìè áàçû, íè òîê ýìèòòåðà ñóùåñòâåííî íå 1 ìåíÿþòñÿ. Îäíàêî, êàê òîëüêî ïîòåíöèàë ýìèòòåðà äîñòèãíåò ïîòåíöèàëà U L , òàê ð-ï ïåðåõîä îòêðîåòñÿ, è â ïëàñòèíó èç ýìèòòåðà íà÷íóò ïîñòóïàòü äûðêè. Ïîä äåéñòâèåì ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ â ïëàñòèíêå äûðêè áóäóò äâèãàòüñÿ ê âûâîäó δ1 . Êîëè÷åñòâî íîñèòåëåé â íèæíåé ÷àñòè ïëàñòèíû âîçðàñòåò. Åå 1 ñîïðîòèâëåíèå óïàäåò, ïîòåíöèàë U L , óìåíüøèòñÿ, ðàçíîñòü ïîòåíöèàëîâ 1 U ý − U L1 óâåëè÷èòüñÿ, ïîòîê äûðîê èç ýìèòòåðà åùå áîëåå óâåëè÷èâàåòñÿ. Ðàçâèâàåòñÿ ëàâèííûé ïðîöåññ, çàêàí÷èâàþùèéñÿ òåì, ÷òî ïîòåíöèàë ýìèòòåðà ïàäàåò ïî÷òè äî íóëÿ, à òîê ìåæäó âûâîäàìè δ1 è δ 2 ðåçêî âîçðàñòàåò, äîñòèãàÿ Imax ≈ âåëè÷èíû: ES ρ (L − L1 ) (7) Âõîäíàÿ âîëüòàìïåðíàÿ õàðàêòåðèñòèêà òàêîãî ïðèáîðà èìååò òàêîé âèä, êàê èçîáðàæåíî íà ðèñ. 5. Îáëàñòü õàðàêòåðèñòèêè ìåæäó òî÷êàìè À è  Iá B A U á Ðèñ. 5. Âõîäíàÿ âîëüòàìïåðíàÿ õàðàêòåðèñòèêà. èìååò îòðèöàòåëüíîå äèôôåðåíöèàëüíîå ñîïðîòèâëåíèå. Âõîäíàÿ õàðàêòåðèñòèêà äâóõáàçîâîãî äèîäà ýòî çàâèñèìîñòü òîêà ýìèòòåðà îò íàïðÿæåíèÿ ìåæäó ýìèòòåðîì è âûâîäîì áàçû δ1 ïðè ïîñòîÿííîì íàïðÿæåíèè ìåæäó âûâîäàìè áàçû. Âûõîäíàÿ õàðàêòåðèñòèêà ýòî çàâèñèìîñòü òîêà, èäóùåãî ÷åðåç âûâîä áàçû δ 2 , îò íàïðÿæåíèÿ ìåæäó âûâîäàìè áàçû ïðè ïîñòîÿííîì íàïðÿæåíèè íà ýìèòòåðå èëè ïðè ïîñòîÿííîì òîêå ýìèòòåðà. Åñëè ýìèòòåð ïèòàåòñÿ îò èñòî÷íèêà ñ íèçêèì âûõîäíûì ñîïðîòèâëåíèåì, òî ñíÿòü ýòîò ó÷àñòîê íå óäàåòñÿ. Êàê òîëüêî ìû, óâåëè÷èâàÿ íàïðÿæåíèå íà ýìèòòåðå, äîñòèãàåì òî÷êè À, òàê ñðàçó æå íàøà ñèñòåìà ïåðåñêàêèâàåò â ñîñòîÿíèå âûøå òî÷êè Â. Ïðè î÷åíü ìàëîì âûõîäíîì ñîïðîòèâëåíèè èñòî÷íèêà, ïèòàþùåãî ýìèòòåð, ïðèáîð ìîæåò ñîâñåì âûéòè èç ñòðîÿ. Îäíàêî, åñëè ýìèòòåð ïèòàåòñÿ îò èñòî÷íèêà ñ âûñîêèì ñîïðîòèâëåíèåì, òî ìîæíî ñíÿòü è ó÷àñòîê õàðàêòåðèñòèêè ìåæäó òî÷êàìè À è Â. Õîòÿ äâóõáàçîâûå äèîäû è âûïóñêàþòñÿ ïðîìûøëåííîñòüþ, íî âåùü ýòî ñðàâíèòåëüíî ðåäêàÿ. Ïîýòîìó ÷àùå èñïîëüçóþò íå äâóõáàçîâûé äèîä, à åãî ýêâèâàëåíò, ñîáðàííûé íà òðàíçèñòîðàõ. Ýòà ñõåìà òàê è íàçûâàåòñÿ ýêâèâàëåíò äâóõáàçîâîãî äèîäà èëè ñîêðàùåíî ÝÄÄ. §3. Ýêâèâàëåíò äâóõáàçîâîãî äèîäà. Òðàíçèñòîðíûé ýêâèâàëåíò äâóõáàçîâîãî äèîäà ñîñòîèò èç äâóõ òðàíçèñòîðîâ, îäèí èç êîòîðûõ ð-ï-ð òèïà, äðóãîé ï-ð-ï òèïà, è äåëèòåëÿ íàïðÿæåíèÿ íà ñîïðîòèâëåíèÿõ. Äâà âàðèàíòà ñõåìû ÝÄÄ ïðèâåäåíû íà ðèñ. 6. Ïèòàþòñÿ ýòè ñõåìû îò èñòî÷íèêà ðàçíîé ïîëÿðíîñòè.  îñòàëüíîì æå ýòè ñõåìû èäåíòè÷íû. Ïîýòîìó ìû îãðàíè÷èìñÿ ðàññìîòðåíèåì ñõåìû, èçîáðàæåííîé íà ðèñ. 6à. +E R Ò R Uý Ò Uý Ò Uý Ò Ðèñ. 6à. Ðèñ. 6á. Ýêâèâàëåíò äâóõáàçîâîãî äèîäà (ÝÄÄ) íà òðàíçèñòîðàõ. Ïðè âûïîëíåíèè ðàâåíñòâà U 0 > U ý , ãäå U0 - íàïðÿæåíèå â ñðåäíåé òî÷êå äåëèòåëÿ áåç ó÷åòà âëèÿíèÿ òðàíçèñòîðîâ, òðàíçèñòîð Ò1 áóäåò çàêðûò, òàê êàê íà åãî ïåðåõîäå áàçà-ýìèòòåð äåéñòâóåò íàïðÿæåíèå, ïîâûøàþùåå ïîòåíöèàëüíûé áàðüåð.  êîëëåêòîðíîé öåïè òðàíçèñòîðà Ò1 ïðîòåêàåò ëèøü òîê íåîñíîâíûõ íîñèòåëåé Ik . Ýòîò òîê óñèëèâàåòñÿ òðàíçèñòîðîì Ò2 è â 01 êîëëåêòîðíîé öåïè Ò2 ïðîòåêàåò òîê β 2 Ik . Íàïðÿæåíèå íà âûõîäå áóäåò ðàâíî: Uâûõ (E − β I = 01 2 k01 ) R2 R1 R1 + R2 ≈E R1 R1 + R2 Ik01 << E β 2 R2 (8) Åñëè ïîñòåïåííî ïîâûøàòü íàïðÿæåíèå íà ýìèòòåðå Ò1, òî, êàê òîëüêî Uý ñòàíåò íàìíîãî áîëüøå Uâûõ = U0 , ïåðåõîä áàçà-ýìèòòåð Ò1 îòêðîåòñÿ, âîçíèêíåò êîëëåêòîðíûé òîê I1 , ýòîò òîê óñèëèâàåòñÿ òðàíçèñòîðîì Ò2 è íàïðÿæåíèå íà âûõîäå ïàäàåò. Ýòî ïðèâåäåò ê åùå áîëüøåìó îòêðûâàíèþ òðàíçèñòîðà Ò1. Ïðè íå î÷åíü áîëüøîì ñîïðîòèâëåíèè èñòî÷íèêà Uý ðàçîâüåòñÿ ëàâèííûé ïðîöåññ, â ðåçóëüòàòå êîòîðîãî U âûõ ïàäàåò äî íàïðÿæåíèÿ íàñûùåíèÿ òðàíçèñòîðà Ò2, à íàïðÿæåíèå íà ýìèòòåðå Ò1 ëèøü íà íåñêîëüêî äåñÿòûõ âîëüòà áîëüøå U âûõ . Ïðè áîëüøîì âíóòðåííåì ñîïðîòèâëåíèè èñòî÷íèêà Uý ëàâèííûé ïðîöåññ íå ðàçâèâàåòñÿ è ìîæíî ñíÿòü ó÷àñòîê õàðàêòåðèñòèêè ñ îòðèöàòåëüíûì ñîïðîòèâëåíèåì. Äëÿ òîãî ÷òîáû âåðíóòüñÿ â èñõîäíîå ñîñòîÿíèå, íàïðÿæåíèå íà ýìèòòåðå íóæíî ñäåëàòü ìåíüøå, ÷åì U âûõ . §4. Ìóëüòèâèáðàòîð íà ÝÄÄ. ÝÄÄ ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ äëÿ ïîñòðîåíèÿ ðàçëè÷íûõ ñõåì.  ÷àñòíîñòè, íà íåì ìîæíî ïîñòðîèòü ìóëüòèâèáðàòîð ñ áîëüøîé ñêâàæíîñòüþ (ñêâàæíîñòü ýòî îòíîøåíèå ïåðèîäà ïîâòîðåíèÿ ìóëüòèâèáðàòîðà ê äëèòåëüíîñòè èìïóëüñà, ãåíåðèðóåìîãî èì). Ïðîñòåéøàÿ ñõåìà ïðèâåäåíà íà ðèñ. 7. R +E R′ R Ò C R Uý Ò Ðèñ. 7. Ìóëüòèâèáðàòîð íà ÝÄÄ. Áóäåì ñ÷èòàòü, ÷òî â èñõîäíîì ñîñòîÿíèè êîíäåíñàòîð C ðàçðÿæåí, òîãäà òðàíçèñòîðû Ò1 è Ò2 îêàçûâàþòñÿ çàïåðòûìè. Êîíäåíñàòîð C ÷åðåç ñîïðîòèâëåíèå R áóäåò çàðÿæàòüñÿ. Êîãäà U c = U ý äîñòèãíåò è ñòàíåò íåìíîãî áîëüøå U âûõ , ðàçâèâàåòñÿ ëàâèííûé ïðîöåññ. Òðàíçèñòîðû îòêðîþòñÿ è êîíäåíñàòîð C áóäåò ðàçðÿæàòüñÿ. Òîê ðàçðÿäà áóäåò èäòè ÷åðåç ïðîìåæóòêè áàçà-ýìèòòåð òðàíçèñòîðà Ò1 è ïî öåïè ýìèòòåð Ò1 êîëëåêòîð Ò1 áàçà Ò2 ýìèòòåð Ò2. Ñîïðîòèâëåíèå âñåõ ïðîìåæóòêîâ íåâåëèêî è ñêîðîñòü ðàçðÿäà îïðåäåëÿåòñÿ, â îñíîâíîì, ïîñòîÿííîé ïåðåìåííîé âðåìåíè R′C . Êîãäà êîíäåíñàòîð äîñòàòî÷íî ðàçðÿäèòüñÿ è íàïðÿæåíèå íà ýìèòòåðå Ò1 ñòàíåò ìåíüøå âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ, òðàíçèñòîð Ò1 çàêðîåòñÿ è êîíäåíñàòîð C ñíîâà ñòàíåò çàðÿæàòüñÿ. Ïðè ýòîì íàïðÿæåíèå íà âûõîäå âîçðàñòåò íå ñðàçó, èáî òðàíçèñòîðó Ò2 íàäî íåêîòîðîå âðåìÿ íà âûõîä èç íàñûùåíèÿ. Âîçâðàò ê èñõîäíîìó ñîñòîÿíèþ íå èìååò õàðàêòåðà ëàâèííîãî ïðîöåññà, ôðîíò èìïóëüñà îêàçûâàåòñÿ ñðàâíèòåëüíî ïîëîãèì è åãî äëèòåëüíîñòü, â îñíîâíîì, îïðåäåëÿåòñÿ ÷àñòîòíûìè ñâîéñòâàìè òðàíçèñòîðà Ò2. §5. Îïèñàíèå ìàêåòîâ. Ìàêåò ýêâèâàëåíòà äâóõáàçîâîãî äèîäà ïîçâîëÿåò ñíèìàòü çàâèñèìîñòü âõîäíîãî òîêà îò âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ Iâõ = f1 (U âõ ) , çàâèñèìîñòü âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ îò âõîäíîãî Uâûõ = f2 (Uâõ ) , à òàêæå èñïîëüçîâàòü åãî äëÿ ãåíåðèðîâàíèÿ èìïóëüñîâ áëèçêèõ ïî ôîðìå ê ïðÿìîóãîëüíûì ïðè ðàçíûõ çíà÷åíèÿõ ñîïðîòèâëåíèé 4 è R2 . Ñõåìû ìàêåòîâ âûäàþòñÿ â ëàáîðàòîðèè ïðè âûïîëíåíèè ðàáîò. Îñíîâíîå îòëè÷èå ìàêåòà ¹1 (ÝÄÄ-1) îò ìàêåòà ¹2 (ÝÄÄ-2) ñîñòîèò â òîì, ÷òî ìàêåò ¹1 ñîáðàí íà íèçêî÷àñòîòíûõ ñïëàâíûõ òðàíçèñòîðàõ ÌÏ 42 è ÌÏ 38Â, à ìàêåò ¹2 íà âûñîêî÷àñòîòíûõ òðàíçèñòîðàõ Ï 416 è ÊÒ 301Â. Ïðè ñíÿòèè âîëüòàìïåðíûõ õàðàêòåðèñòèê ïàðàëëåëüíî âûõîäó â ìàêåòå ¹2 ïîäêëþ÷åí êîíäåíñàòîð åìêîñòüþ 0.1 ìêô äëÿ ïîäàâëåíèÿ ïàðàçèòíîé ãåíåðàöèè. ÇÀÄÀÍÈÅ. 1. Âêëþ÷èòü èñòî÷íèê ïèòàíèÿ. 2. Èçìåíÿÿ íàïðÿæåíèå íà âõîäå, ïîñòðîèòü çàâèñèìîñòè Iâõ = f1 (Uâõ ) è Uâûõ = f2 (Uâõ ) 3. Ïåðåâåñòè ñõåìó â ðåæèì ãåíåðàöèè, ïîäêëþ÷èâ íà âõîä öåïî÷êó RC . Íàáëþäàòü èìïóëüñû íà îñöèëëîãðàôå. Èçìåðèòü äëèòåëüíîñòü èìïóëüñà, îöåíèòü äëèòåëüíîñòü ôðîíòîâ èìïóëüñà, èçìåðèòü ïåðèîä ñëåäîâàíèÿ èìïóëüñîâ. ÒÐÅÁÎÂÀÍÈß, ÏÐÅÄÚßÂËßÅÌÛÅ Ê ÎÒ×ÅÒÓ. Îò÷åò äîëæåí ñîäåðæàòü çàâèñèìîñòè Iâõ = f1 (U âõ ) è Uâûõ = f2 (Uâõ ) è ïàðàìåòðû èìïóëüñîâ, ãåíåðèðóåìûõ ìóëüòèâèáðàòîðîì.
