Тепловые токи эмиттерного диода и эффективность эмиттера

Для электронной и дырочной составляющих тепловых токов эмиттерного диода /_|9 и эффективности эмиттера у_Л, справедливы соотношения, аналогичные соотношениям (П. 4.21), (11.4.26)—(П. 4.28), которые получены для идеализированного диода (см. раздел 11.4):

где S_E — площадь эмиттерного перехода.

Числа Гуммеля в эмиттере и базе определяются соотношением (П. 4.27). Ввиду условий (IV. 1.1) и (IV. 1.2) база в транзисторах всегда короткая и невырожденная, поэтому.

N_Bw_B

В эмиттере условие w_E L_E может не выполняться. Кроме того, эмиттер практически всегда сильно вырожден. При этом эффективная концентрация примеси N_Ee/, определяющая равновесную концентрацию неосновных носителей (дырок),.

близка к максимальному значению N_(Jm = N_ce~^{AE^kr (соотношение (1.3.18)), и в соответствии с (П. 4.27)}

Эффективность эмиттера определяется соотношением (П. 4.43).

Влияние коэффициента переноса и эффективности эмиттера на усилительные свойства транзистора

Поскольку в «хорошем» транзисторе коэффициенты a_N = к_дгу _v, к_Л, и у _v близки к 1, коэффициент усиления базового тока p_jV = a _v / (1 — a _v):"1 можно представить в виде

где с учетом (IV.3.6b), (IV.3.15) и (IV.3.14).

и.

— коэффициенты усиления базового тока, связанные с коэффициентом переноса и эффективностью эмиттера, соответственно.

В реальных транзисторах, как правило, один из коэффициентов р_к и р_у оказывается значительно меньшим другого. При этом значение коэффициента усиления базового тока Р_Л,. равно меньшему из значений р_к и р_у.

Значение коэффициента Р_к = 2(L_B / w_BY (IV.3.17а) зависит только от свойств базы. Возможность его повышения связана в основном с уменьшением длины базы w_B. Диффузионная длина L_B = y]D_BT_N возрастает при снижении степени легирования базы за счет повышения и коэффициента диффузии D_B =(p_yp_w, и времени жизни неосновных носителей в базе. Оба этих параметра довольно слабо зависят от концентрации примеси (см. разделы II.4, II.5). Значение коэффициента (3, зависит от свойств как базы, так и эмиттера. Как следует из (IV.3.176), коэффициент Ру ~ {w_BN_By^x также возрастает с уменьшением длины базы (слабее, чем р_к ~ w~_B²) и степени ее легирования. Увеличение длины эмиттера повышает коэффициент р_у только до тех пор, пока она остается меньшей диффузионной длины дырок в эмиттере L_E = yjD_Ex_E. В вырожденном п-эмиттере значение коэффициента диффузии дырок составляет «1 см²/с (см. табл. 1.3.1), время жизни при определяющем механизме Оже-рекомбинации составляет от 1 до 10 нс (см. раздел 1.5) и диффузионная длина i_?» 0,5 мкм.

Согласно данным табл. 1.4.1, IV. 1.1 и аппроксимации (1.4.8) в сплавных транзисторах (типичные значения параметров для кремниевого п-р-п транзистора: D_B «40 см²/с, D_E «3 см²/с,.

L_B «100мкм, ~ 50мкм, w_B «20мкм, ш_? «30мкм, N_B ~ 10 см ³,.

N_E ~ 3 10 см^-3) р_к «50 <$с Р_у «300, и коэффициент усиления базового тока определяется значением коэффициента переноса.

P.v ® Рк «50.

В планарных транзисторах (типичные значения параметров: D_B~ 15 см²/с, D_e ~ 1 см²/с, L_B~ 10 мкм, L_E ~ 0,5 мкм, w_B «0,2 мкм, w_E «0,3 мкм, N_B «4 * 10¹⁷ см^-3, N_E «Ю²⁰ см^-3) р_к «10¹ «р_у «200, и коэффициент усиления базового тока определяется значением эффективности эмиттера. p_jV«P_y"200.

Отметим в заключение, что п-р-п транзисторы имеют более высокий коэффициент усиления, чем р-п-р, так как коэффициент диффузии электронов примерно в 2,5 раза выше, чем дырок.