|
| |
|
Главная Журналы гично, т. е. Определяется длина и ширина пассивной или периферийной области базы. Затем, зная сопротивление слоя базовой области, .по известной формуле определяем сопротивление базы: ?-6=i?s6/(6-b2). (3.2) •Формулы (3.1) и (3.2) не учитывают сопротивления самого контакта, которое зависит от концентрации примеси иа поверхности кремния. Емкости р-п переходов будем определять так же, как определялись емкости интегральных резисторов. Емкость эмиттерного р-п .перехода Сэ=СгЗ«((6-ь2)-ЬСв2(5-ьА)а:,э. (3.3) Емкость коллекторного р-п перехода C„=Cr7d2(6+4) -1-СвЯа:;„й(11 + 6). (3.4) Предполагая, что толщина эпитаксиального слоя xj, находим расстояние между окном базовой диффузии н окном изоляции, а затем определяем паразитную емкость относительно подложки: Сп=яСвХ}[й{Ь-\-П) -l-4Xj\-{-Cr{nd-{-2Xj) {6d-i-bd-{-2Xj). (3.5) Таким образом, с помощью формул (3.1)-(3.5) можно определить параметры основных паразитных элементов вертикального п-р-п -транзистора [5]. Параметры транзистора. У п-р-п транзисторов, которые изолируются с помощью обедненных р-п переходов от других элементов микросхемы, р-п переход коллектор-подложка обратно смещен и паразитные действия дополнительного р-п-р транзистора не наблюдаются. В связи с этим в первом приближении можно не учитывать влияние подложки на работу п-р-п транзистора. Далее, полагая, что ток каждого р-п перехода состоит йз дырочного Ip и электронного In токов, можно записать коэффициент передачи тока hN •"i нормального активного режима с общей базой (ОБ) как отношение соответствующих токов: Каждый член правой части равенства (3.6) имеет определенный смысл- Первый член - это отношение неосновных носителей, выходящих из базы, к «еосновным носителям, входящим в базу из эмиттера, т. е. это коэффициент переноса неосновных носителей через базу и. Второй член-отношение тока основных носителей эмиттера ко всему эмиттерному току. Поскольку основ- ные носители электрического заряда в эмиттере (электроны) становятся неосновными носителями, при инжектировании их в базу, то второй член выражения (3.6) есть критерий эффективности инжекции неосновных носителей в область базы. Его называют коэффициентом инжекции электронов или эффективностью эмиттера у. Третий член - ©то отношение всего коллекторного тока-к электронному току, идущему по базе. Этот коэффициент будем называть эффективностью коллектора. Для транзистора, работающего в нормальном активном режиме, дырочный ток в коллекторе крайне мал,, следовательно, эффективность коллектора можно считать равной единице. Таким образом, чтобы найти коэффициент передачи тока транзистора в нормальном активном режиме, необходимо определить коэффициент-переноса У!, и эффективность эмиттера у. Коэффициент переноса. Для определения коэффициента переноса надо знать составляющие токов, которые в транзисторной структуре регулируются распределениями неосновных -носителей в области базы и эмиттера соответственно: 1п = (ЦпПЕ{х)4-дО„-, (3.7> где q - заряд электрона; р,п, р,р-подвижность соответственно электронов и дырок; п - число электронов; /7 -число дырок; D„, Dp - коэффициенты диффузий-электронов и дырок. В выражение (3.7) входит напряженность электрического поля, поэтому проанализируем его в области базы. Сначала рассмотрим случай теплового равновесия: где Л - постоянная Больцмана; Т-абсолютная температура. Если положить, что p==N{x), то при равновесии электрическое поле зависит только, от профиля концентрации примеси в базе: kT dN где N - концентрация примеси. Если плотность избыточных основных носителей мала по сравнению с плотностью основных .носителей, то внутреннее поле не зависит от токового потока, а это значительно упрощает весь анализ. Расчет коэффициента переноса неосновных носителей через базу можно выполнить, зная плотность тока неосновных носителей в области базы. В установившемся режиме неравновесная нлотность электронного тока будет равна J = gnE+qD. (3.10) Подставляя равенство (3.9) в равенство (3.10), получаем Произведя .несложные преобразования, получим линейное неоднородное дифференциальное уравнение первого порядка: Решая уравнение (3.12), получаем (3.13) Полагая, что коэффициент диффузии в области базы есть величина постоянная, а изменение тока переноса в области базы незначительное, получаем зависимость п{х) как функцию тока неосновных носителей: В свою очередь, если положить, что х/п-О - край базы области обеднения эмиттера и Xjp=w - край базы области обеднения коллектора, то, применяя закон переходов для нахождения n{w) в прямом активном режиме, когда (pr<-(mJiTlq) и n{w) 0, получаем 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 [ 25 ] 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 |