Файл: Маркова В.Н. Малютки ПТ.pdf

миний толщиной в десятую долю микрометра служит базовым слоем.

Одним из первых тонкопленочных триодов был усилитель МИМ (рис. 28). Полупроводни­ ковой основой в нем служит CdS. Коллектор­ ный переход — это контактный барьер на гра­ нице полупроводник — металл. Эмиттерный

Рис. 29. Конструкция тонкопленочного полевого триода ТПТ:

А, К. и С — металлические пленки, соответственно анод, катод и сетка;

подложка — модульная плата.

переход включает изолирующую прослойку из окиси алюминия, в которую инжектируются электроны из золотого контакта. Если элек­ троны обладают достаточно высокой энергией, чтобы пройти через барьер, под влиянием по­ ля характер движения их в диэлектрике та­ кой же, как в обедненном носителями слое. Пролет электронов может иметь и чисто тун­ нельный характер. Чем выше UB, тем больше «горячих» электронов достигнут базы. В ПМП, если толщина слоев не превышает 10 мкм, тео­ ретически рассчитано, что /<=100 Ггц.

Наилучшие характеристики получены у тонкопленочного канального триода ТПТ (рис. 29). Длина затвора здесь всего 15 мкм.

8 7

а расстояние между истоком и стоком 10 мкм. Толщина барьерного слоя из окиси кремния или сернистого кадмия составляет 0,1 мкм, а самого полупроводника CdS — 0,5 мкм. Триод, естественно, маломощный, Р = 1 мет. Время включения tBK—30 нсек, а крутизна S = = 10 ма/в. ТПТ обладает многими достоин­ ствами МОП триодов.

Рассмотреть все тонкопленочные триоды здесь невозможно. Для них создается своя теория, технология, схемные решения. Появ­ ление таких триодов — это шаг вперед в раз­ работке тонкопленочных схем. Ранее эти схе­ мы представляли собой плату с пассивными пленочными элементами, на которую крепи­ лись объемные активные элементы. Примене­ ние тонкопленочных триодов упрощает техно­ логию и уменьшает объем схемы.

С п е й с и с т о р ы — это еще один вид по­ левых триодов. Принцип их работы весьма интересен — модуляция тока в области объем­ ного заряда. Объемный заряд распространен на участке в несколько десятков микрометров. Сюда подведен управляющий электрод — модулятор в виде острия проволоки. Этот то­ чечный контакт дает небольшое выпрямление. Описанная структура соответствует спейсисто- ру-триоду.

Регулировать величину тока в объемном заряде путем изменения напряжения на по­ левом контакте можно с помощью точечного модулятора (спейсистор-триод), кольцевого модулятора, когда управляемый ток течет че­ рез точечный переход (филдистор), точечного, или полоскового, микросплавного модулятора,

88

у которого управляемый ток инжектируется

Пока единственным практическим достоин­ ством спейсистора является его температурная

в.

Рис. Ж). Конструкция и схема вклю­ чения спейсистора диодной структу­ ры:

/•—эмиттер; 2 — модулятор; 3 — область объемного заряда перехода.

стабильность. Характеристики его почти не зависят от температуры, так как процесс уси­ ления происходит в области, где «і ничтожно мало по сравнению с концентрацией инжек­ тированных носителей. Кроме того, входная цепь в спейсисторе может не зависеть от вы­ ходной. Расстояния инжектор — модулятор, модулятор — граница перехода можно подо­ брать таким образом, что изменение напряже­ ния на выходе не окажет действия на вход. Модулятор играет роль экрана, устраняющего обратную связь.

89

Транзисторы с отрицательным сопротивлением

К приборам с отрицательным сопротивле­ нием при известных условиях можно отнести почти все рассмотренные нами триоды. Напри­ мер, сплавной триод, имеющий достаточно ши­ рокий высоковольтный переход, в поле кото­ рого может происходить ударная ионизация и умножение носителей, представляет собой ла­ винный триод — прибор с отрицательным со­ противлением.

При малых токах эмиттера его вольт-ам­ перные характеристики не отличаются от ха­ рактеристик сплавных триодов. Отрицательное сопротивление появляется на высоких уровнях инжекции при больших напряжениях на кол­ лекторе. При этом количество носителей и энергия, которую они приобретают в поле то­ ков и в сильном поле коллекторного перехода, достаточны, чтобы вызвать лавинное умноже­ ние носителей.

Усиление по току выражается формулой

а = <х0М,

где ссо — обычное низкочастотное значение ко­ эффициента передачи тока при малых уровнях инжекции; М — коэффициент умножения, т. е. количество новых носителей, ионизированных одним исходным.

При увеличении напряжения на коллекторе повышается энергиядырок и их ионизирую­ щая способность. Физически это означает, что объемный заряд в области коллектора увели­ чивается. По достижении порогового напря-

S0

жения 1 (Uaoр) A f= l; дальнейшее увеличение коэффициента М приведет к тому, что а > 1 . Это вызовет лавинный сквозной пробой. Объемный заряд, достигнув эмиттера, пере­ кроет базу, а прохождение тока через прибор будет ограничиваться только внешним сопро­ тивлением.

Отрицательное сопротивление возникает в предпробойный момент после достижения по­ рогового значения Unov, когда заполненный носителями тока коллекторный переход сни­ жает свое сопротивление и напряжение на нем падает при растущем коллекторном токе. Это явление аналогично возникновению отри­ цательного сопротивления в газовом разряде, например в дуге, за счет увеличения проводи­ мости ионизированного воздуха. Недостатком лавинного триода является высокое рабочее напряжение, а преимуществом — хорошие пе­ реключающие свойства, что позволяет продол­ жать конструктивные поиски.

Отрицательное сопротивление у специаль­ ных канальных триодов возникает в момент отпирания слабо запертого п+-п или р+-р пе­ рехода. Обычный канальный триод, у которо­ го затвор включен в прямом направлении как эмиттер или изменена полярность стока (двух­ базовый диод),— тоже прибор с отрицатель­ ным сопротивлением.

Если падение потенциала вдоль образца

пиковое, переключения или Ua.

91

дет отрицательным по отношению к потен­ циалу толщи полупроводника под ним, то, естественно, эмиттер будет заперт, несмотря на положительный знак смещения. Когда на

Рис. 31. Схема включения двухбазового диода (а) и распределение потенциала в базе (б).

эмиттер подается сигнал Е%, его потенциал становится положительным относительно по­ лупроводника. Эмиттер «открывается», инжек­ тируя дырки, которые, увеличивая ток между электродами Э и Б, снижают сопротивление на этом участке. С повышением тока потен­ циал эмиттера убывает, что соответствует R0тр. Наблюдаемая сильная положительная обрат­ ная связь в полупроводниковых приборах, так

9 2

же как и в лампах, служит необходимым и до­ статочным условием для появления отрица­ тельного сопротивления. В транзисторах это

прибором М-типа, или стабильным в режиме холостого тока — в открытом контуре (рис. 32, а). Когда в области ОТ /нач ДО /дор значе­ нию тока соответствуют три значения напряжения: U1( {/2, ІІ3, то. прибор принадлежит к S-типу. Такой прибор стабильный или по на­ пряжению, или в режиме короткого замыка­ ния (рис. 32, б),