Файл: Багинский, Б. А. Импульсная техника на четырехслойных приборах учеб. пособие.pdf

световой), ударной ионизации iura лавинного умножения превышав? спо­

рость удаления носителей, Б результате потенциальный барьер коллек­

торного перехода Ilg частично или полностью ликвидируется; напряжение

на переходе, которое до "заиливания" было приблизительно равно нап­

ряжению на структуре,

падает до сравнительно малой величины и на

вольтампѳрной характеристике появляется участок отрицательного соп­

ротивления (р и с .І,а

AB),

Первоначальное увеличение тока в р-п-р-П структуре может Сыть

вызвано рядом причин,

например, умножением числа носителей заряда

в результате ударной ионизации в коллекторном переходе,'когда нап­

ряжение на нем достигает необходимой величины, Это умножение увели­

чивает ток основных носителей,’ поступающих в базы (электронов-в ба­

зу п, и дырок - в базу

рг) .

Заряжая базу П,отрицательно,а

базу р£

полонительне, основные носители попинают потенциальные барьеры пере­

ходов П( и П3,что приводит к увеличению токов Іри

І„ . Часть

этих тел­

ков, достигая перехода П3, участвует в образовании электронно - ды­

рочных' пар и увеличешгай тока, протекающего через прибор. Напряжение

на приборе U

равно сумме падений напряжений на р-п -

переходах

j

На, + Цп&+

Ып3 »При "заллывании" происходит перераспределение

;

этих напряжений.Напряжение на переходе Пе уменьшается, а на эмиттер-

ных переходах несколько увеличивается.

Возникает

ответное

увеличешіе

'

тока эмиттеров н происходит дальнейшее

развитие

процесса

"заилива­

ния" даже после

того,

как напряжение на переходе

Пг уменьшится на­

столько, что умножение прекратиться. Такіш образом, в р-п-р-я струп?-

j

туре существует явно выраженная обратная связь по току, которая уси-

•

ливается с началоы "замывания" коллекторного перехода.

Процесс,

если

он не ограничен во внешней цепи никакими условия­

ми, развивается лавинообразно, и в результате происходит быстрое пе-

'

реключение в

состояние

высокой проводимости (ри с.І,а

БД),

характе­

ризуемое малой величиной напряжения на приборе, приблизительно рав­

ной напряжению на эшіттериых переходах»

Ветчина

этого

напряжения

при этом такова, что ток эмиттеров в состоянии поддерживать низкое

напряжение на переходе Пг ,

При уменьшении тока ниже некоторого критического значения (нап­

ример, путем увеличения ограничительного сопротивления во внешней

цепи), когда

эмиттерный

ток

не может поддержать

коллекторный пере-

j

ход в состоянии "замывания", процесс развивается в обратном порпд-

j

ва а происходит обратное переключение в состояние низкой проводимостиJ

Основный механизмом, Приводящим в появлению положительной обрат-

|

аой связи является нарушение нейтральности баз,которое

вызывается__

1

г - г .

ндрушіиё нвіітлы іосга в базах.

PaocMuTpi-ш токи, проходящие через прибор рис.2,6.

Уход..!»;'. мороз открі!Г .лер ^лод tft . в басу

nt

поток дырок,

o'"у —

.... с-i дпрочнул еоотав.'Мілцум омпттернегб тока Ір.

Небольно’-!

поток

элект­

ронов, лыходяаих и..

;зц- П/ .ч..з.\шттеу!ШЙ-слоіі р

.обрпзуэт

олектрои-

нуа. иоохавлішим »инттвриого тока 1*п

Аналоги кію,

ч0реа''откііи$ыіГнеренѳд 'й^ входит

з базу Рг здекг-

ршшая составляющая

эииттерпого тока.І й

эмиттерный слой

п2

уации носителей в зшіттсрах, то составіЬІ^івдйЬка .:!!, й

Г^,’по сравне­

нии

с

I« п Ір можно прсііеброЧі.^В си'Йу-'ішіірерьшііости

'."ока можно іани-

С-іТЪ,

ЧТО

_

■у... . г..’ _■л-

к-.:-

if -

Т.1 =1» .

■ ,

.

(I

“

I)

Где

I

- ток

источника

ішташаи- ' /V ‘

'•

:

•' V

Чисть прочного потока, зыосдыая через

зі,шттер;щі!

переход П,

и базу

й, (рис.2,6), рекомбинирует с.электронами, образуя

при атом

рскокбинавдоинуи составляющую .дырочного тока

т? (£ --4')»

а

остальная

лом перехода і;2 ,

являюишея для и р 6 к ;ускоряющий,; и уходит в слой р2 ,

образуя транзитку»

окставдяьоди. дырочного .потока Ір -dp. Аналогично

I n ( l- J a ) - рекомбинационная ‘eoc’iавлпйцян злектропого тока,

а / , т у п ­

ого транзитная иоотнв.тоцаь. іМцоэгхелп dp и dn представляет

собой

коэффициенты дсрсдйчи диаочн0і,ё-..ц 'адентрбного. токов через базы п,

к

■ •• -■

. - V- . • : - .

Кроне зарядов, вносимых ь •каздукгіізхбц-.-;цшщетора ревомбинащіон-

нымп ::.транзитными еоетаклшлзірИ'лчзкйв, з общем балансе сарядев в

ба­

зах принимаит участии ноосповтю

носители, переносимые полем в коллек­

лѳкторного

перехода Ікіт,

а в базу р^ входит

дырочная составляющая зтого

тока Ікр.

Сумма этих составляющих образует

полный собственный ток кол­

лекторного

перехода:

Іи =

Л'.о

Qf,~'b‘Ip$'~

й р + й п ^ О і

.

0- 3)

где

заряд дырок,

■Qi? - *

•“

заряд электронов.

Для базы я ,: (сы.

рие.2,6)

ч

Ip $ ~ I p ( l ~ < Z p ) — j .v p

(г- U)

I n s

ai

‘l'

h in

Транзитная

составляющая дырочного тока Ір І р

не

изменяет баланса

за­

рядов, т»к.

она входит и выходит мз базы П,«

Для балы р3

соответственно:

I

PC

“

Ір "'Лр

~f ‘

Ii:p

]

(!~5)

I ftС -

Іи f f ~ cir>)

~ I.vt) J

Из (1-3) видно,

что для внполпения условия нейтральности в любой из

баз

должно быть:

г

«

I

ПК ';

■ .

г ,

г і

ІрС

t l - b J

Яодсэавйз э

.{X

*

б) значения

Ір $

и In s из

( і

-

Ц) или из ( 1 - 5 ) ,

получим, чтег равенству (У, -

-6 ) соответствует

условие

вл-,

£ f l <~ct.fi

О і ■

,

( і- У )

где

Ір =!/>=!

-

. т » £ р

« i « s

а -8 )

ток, протекающий через р-гы-р-п структуру.

Допустим, что условие нейтральности■в оазах но выполняется.

В этом ояучаз

t - l p e f Ф t - h

i t -9}

Н, '1 рв> 1 пь

,То0й общее количест­

Рассмотрим случай, когда в базе

во дырок больше общего количества электронов.

Следовательно в базе

п,

появится положительный заряд»

Б результате база

»,

зарядиться положи­

ІО

кие зш терного

тока

Ір (и,

следовательно, и рекомбинационной состав­

ляющей Ір

) ,

.

Это приведет,

согласно

(I - 4), к уменьшении тока Ірб „Уменьшение!

цесоы «окно рассмотреть для базы р9» '

•

‘

Таким образом, в р-п~р-п структуре условие нейтральности баз доли­

цо выполняться автоматически. Однако это не всегда имеет место. Можно

показать, что еоли коэффициенты леродач и /ри /л будут увеличиваться с

ростом токов Ір и

In, то возникнут условия,

при которых первоначальное

нарушение нейтральности будет приводить к •дальнейшему ее нарушению.

Действительно, пусть/рвозрастает с ростом тока Ір,

TcO .c^/ftpj,

;

Допустим в базе !),

Ina > Ірв. База зарядиться

отрицательно,

следовательно,-

напряжение на зкиттериом

переходе ^увеличится, что вызовет рост

дыроч­

ного тока Ір* Но

о ростом

тока Ір возрастает коэффициент передачи

<£р ,

следовательно,

возрастает

транзитная составляющая дырочного тока/р-ф ,

а рекомбинационная .составляющая дырочного тока

Ір.(£ - ,£ ) может и уменъ- .

шаться1. Тогда,согласно (I

~ 4), общий дырочный

ток базы !}, уменьшиться,

В базе р нейтральность

нарушается яри появлении в ней заряда:

t • ( Ірв - In c)

= ä *" О

& 'fa}

dn =оіп{Іп) - возрас­

Далее все процессы идут аналогично, учитывая, что

тает с ростом омпттерного тока In,

й, заряда Ц *0 t а

Как было отмечено выше,

при появлении в базе

в базе рг зарядаS > 0 , пошью

увеличения напряжения на «мнттеряых пере­

Пг . Поэтому одновременно

с ростом токов Ір и In

будет уменьшаться нап­

ряжение Ун,

Уменьшение Цх в

ивою очередь будет приводить к увеличению то­

ков Ір и іл ,

т .к , уменьшение напряжения но.

коллекторе приводит к увели­

чению на эмиттѳрных переходах,

в силу того,

что э

каждый данный момент

сохраняется равенство

UnpvS »

и щ

+ и , ъ + Ц н

(‘-'О