Chất bán dẫn. Những thiết bị bán dẫn

Điện tử thể rắn

1. Phân loại chất rắn theo độ dẫn điện. Kể tên các loại liên kết nguyên tử trong chất rắn.

2. Vẽ giản đồ năng lượng của chất bán dẫn và giải thích đặc điểm của chúng đối với chất bán dẫn loại n và loại p.

3. Giải thích các tính năng của ứng dụng phương pháp thống kê khi phân tích các quá trình vật lý trong chất bán dẫn.

4. Liệt kê các loại dòng điện chính trong chất bán dẫn và giải thích đặc điểm của chúng.

5. Trạng thái không cân bằng của chất bán dẫn là gì? Giải thích thời gian tồn tại của các hạt mang điện không cân bằng là bao lâu?

6. Giải thích bản chất của phương trình liên tục.

7. Giải thích cấu trúc tiếp giáp p. Vẽ giản đồ năng lượng của tiếp giáp p-n.

8. Giải thích đặc điểm dòng điện-điện áp của tiếp giáp p-n theo các giả định khác nhau: tiếp giáp p-n có đáy rộng vô hạn ở mức bơm thấp; điểm nối pn có tính đến sự tái hợp và tạo ra các hạt tải điện trong lớp điện tích không gian.

9. Liệt kê các loại chính sự cố p-n chuyển tiếp và giải thích đặc điểm của các quá trình vật lý xảy ra trong quá trình phân tích. Những yếu tố nào ảnh hưởng đến điện áp đánh thủng của diode?

10. Điện dung rào cản và điện dung khuếch tán của điểm nối pn là gì?

11. Làm thế nào các quá trình nhất thời xảy ra trong một diode khi đặt một xung điện áp và một xung dòng điện có biên độ cao vào?

12. Giải thích đặc điểm cấu tạo và các thông số của diode chỉnh lưu Schottky.

13. Giải thích thiết bị và nguyên lý hoạt động bóng bán dẫn lưỡng cực.

14. Giải thích các tính năng đặc tính tĩnh Transistor lưỡng cực trong mạch có máy phát chung và trong sơ đồ với cơ sở, nền tảng chung.

15. Liệt kê các thành phần chính của hệ số truyền dòng điện phát trong mạch cơ sở chung. Hệ số được chỉ định phụ thuộc vào chế độ hoạt động của bóng bán dẫn như thế nào?

16. Giải thích đặc điểm đánh thủng của Transistor lưỡng cực.

17. Các quá trình nhất thời xảy ra trong bóng bán dẫn lưỡng cực như thế nào?

18. Hãy phân loại các thyristor bán dẫn. Giải thích cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thyristor triode và ngắt mạch.

19. Quá trình bật và tắt tạm thời của thyristor triode diễn ra như thế nào? Hiệu ứng du/dt là gì?

20. Phân loại các Transistor MOS phẳng và đưa ra lời giải phù hợp.

21. Giải thích cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Transistor MOS phẳng. Vẽ và giải thích các đặc tính dòng điện-điện áp tĩnh và các thông số động của nó.

22. Giải thích đặc điểm thiết kế của các thiết bị chuyển mạch MIS nguồn hiện đại và đưa ra lời giải thích hợp.

23. Giải thích cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Transistor hiệu ứng trường có chuyển tiếp điều khiển. Vẽ và giải thích đặc tính dòng điện-điện áp tĩnh của nó.

24. Giải thích cấu tạo, nguyên lý hoạt động của Transistor lưỡng cực có cổng cách điện và nêu đặc điểm ứng dụng của nó.

25. Giải thích thiết bị, nguyên lý hoạt động của điốt phát quang và liệt kê các thông số chính của nó. Liệt kê các loại hình xây dựng chính.

26. Giải thích thiết bị, nguyên lý hoạt động và đặc tính cơ bản của laser bán dẫn. Giải thích các đặc điểm thiết kế của máy phát laser dị thể, laser phản hồi phân tán (DFB), laser khoang dọc (VCSEL).

27. Giải thích cấu tạo, nguyên lý hoạt động của photodiode bán dẫn và liệt kê các kiểu thiết kế chính. Giải thích hệ thông số photodiode.

Mô hình toán học quy trình công nghệ,
thiết bị bán dẫn và mạch tích hợp

thiết kế và xây dựng mạch tích hợp và thiết bị bán dẫn

1. Thiết kế n-p-n Linh kiện bán dẫn. Các nguyên tắc cơ bản của việc tính toán hình học bóng bán dẫn và các thông số điện vật lý (điện trở của vùng đế và vùng thu, hệ số truyền dòng điện, điện áp đánh thủng, v.v.). Thiết kế và thi công máy phát đa năng n-p-n Linh kiện bán dẫn.

2. Thiết kế ngang và dọc p-n-p Linh kiện bán dẫn. Cơ sở tính toán kích thước hình học và hệ số truyền của bóng bán dẫn dọc và ngang.

3. Thiết kế điốt tích hợp dựa trên p-n chuyển tiếp. Cấu trúc và các thông số điện cơ bản của điốt tích hợp. Tính toán và thiết kế hình học diode.

4. Thiết kế và chế tạo điốt và bóng bán dẫn có hàng rào Schottky.

5. Thiết kế điện trở bán dẫn (điện trở khuếch tán, điện trở cấy ion và điện trở MIS). Tính toán khối lượng và điện trở suất bề mặt. Phép tính Thông số điệnđiện trở. Hệ số kháng nhiệt độ. Dải tần của điện trở bán dẫn. Thiết kế cấu trúc liên kết điện trở.

6. Thiết kế tụ điện bán dẫn. Các mạch tương đương Tính toán các thông số điện của tụ bán dẫn. Hệ số nhiệt độ của công suất.

8. Thiết kế kết nối giữa các phần tử và kim loại hóa.

9. Các giai đoạn phát triển cấu trúc liên kết của IC trên Transistor lưỡng cực (BT) và nguyên lý cơ bản thiết kế IC trên BT.

10. Đặc điểm của sự phát triển cấu trúc liên kết của IC kỹ thuật số dựa trên bóng bán dẫn MOS.

11. Thiết kế và tính toán các phần tử của mạch tích hợp lai.

12. Phát triển cấu trúc liên kết GIS. Các nguyên tắc chức năng và nhóm tích hợp của bố cục GIS.

14. Đặc điểm thiết kế LSI và VLSI. Những hạn chế và thách thức trong thiết kế.

15. Các giai đoạn tính toán, thiết kế chính của LSI và VLSI. Sự định nghĩa thành phần chức năng vi mạch Thiết kế cấu trúc liên kết. Các vấn đề về thiết kế máy.

16. Phương pháp vi mô hóa theo tỷ lệ trong thiết kế và chế tạo IC.

17. Mô hình khuếch tán từ nguồn tạp chất hữu hạn và không giới hạn.

18. Mô hình khuếch tán tạp chất từ ​​oxit pha tạp.

19. Mô hình khuếch tán tạp chất trong silicon với quá trình oxy hóa nhiệt đồng thời.

20. Mô hình khuếch tán ở nồng độ tạp chất cao.

21. Mô hình hóa quá trình cấy ion. Mô hình của Lindhart, Sciotte và Scharf.

22. Mô hình hóa quá trình cấy ion. Mô hình của Peirce.

23. Mô hình toán học khả năng di chuyển của các hạt mang điện chính.

vi mạch

1. Đặc điểm chính của bóng bán dẫn lưỡng cực như một phần tử khuếch đại.

2. Sự phụ thuộc tần số của hệ số khuếch đại của Transistor lưỡng cực.

3. Đặc tính cơ bản của bộ khuếch đại bộ phát chung.

4. Đặc tính cơ bản của bộ khuếch đại có cực góp chung và đế chung.

5. Đặc điểm chính của bóng bán dẫn hiệu ứng trường như một phần tử khuếch đại.

6. Sơ đồ thiết lập điểm làm việc của bóng bán dẫn trong bộ khuếch đại.

7. biến dạng phi tuyến, đặc tính nhiễu và đáp ứng tần số của bộ khuếch đại dựa trên bóng bán dẫn lưỡng cực.

8. Nguyên tắc nhận xét trong các bộ khuếch đại.

9. Bộ khuếch đại vi sai.

10. Bộ khuếch đại hoạt động.

11. Đề án cơ bản về Mổ nội soi(bộ khuếch đại, bộ tích phân, bộ vi phân, bộ cộng, bộ trừ).

12. Bộ lọc hoạt động bậc một và bậc hai.

13. Máy phát điện dao động điều hòa, điều kiện kích thích.

14. Bộ tạo dao động LC dựa trên bộ khuếch đại thuật toán.

15. Bộ dao động RC.

16. Máy phát điện ba điểm tự phát.

17. Bộ khuếch đại công suất loại A.

18. Bộ khuếch đại công suất kéo đẩy ở chế độ B và AB.

19. Công tắc bóng bán dẫn tốc độ cao.

20. Giảm thiểu các chức năng logic.

21. Các mạch cơ bản và nguyên lý xây dựng các phần tử logic (TTL, ESL, MDPTL,...).

22. Kích hoạt đối xứng trên các phần tử rời rạc.

23. Bật kích hoạt không đồng bộ yếu tố logic(RS, JK).

24. Kích hoạt đồng bộ trên các phần tử logic (JK, D, T).

25. Các đơn vị chức năng thuộc loại tổ hợp (bộ mã hóa, bộ giải mã, bộ ghép kênh, bộ tách kênh, bộ cộng).

26. Các đơn vị chức năng loại nối tiếp (bộ đếm, thanh ghi, bộ nhớ).

27. Chuyển đổi số sang tương tự và tương tự sang số.

28. Bộ đa dao động và bộ dao động đơn trên bộ khuếch đại thuật toán.

29. Bộ đa dao động và bộ dao động đơn dựa trên các yếu tố logic.

30. Bộ dao động đa năng và bộ dao động đơn dựa trên các phần tử rời rạc.

THƯ MỤC

1. Gurtov, V.A. Điện tử thể rắn: sách giáo khoa. trợ cấp / V.A. Gurtov – Petrozavodsk: Petrozav. tình trạng Đại học, 2004.

2. Berezin, A.S. Công nghệ và thiết kế mạch tích hợp: Sách giáo khoa. cẩm nang dành cho các trường đại học. / BẰNG. Berezin, O.R. Mochalkina. – M.: Đài Phát thanh và Truyền thông, 1992.

3. Efimov, I.E. Vi điện tử. Thiết kế, các loại vi mạch, hướng đi mới: Proc. cẩm nang dành cho các trường đại học / I.E. Efimov, Yu.I. Gorbunov, I.Ya. Kèn. – M.: Cao hơn. trường học, – 1978. – 312 tr.

4. Efimov, I.E. Vi điện tử: thiết kế, các loại vi mạch, vi điện tử chức năng: sách giáo khoa. cẩm nang dành cho các trường đại học / I.E. Efimov, I.Ya. Kozyr, Yu.I. Gorbunov. – tái bản lần thứ 2, có sửa đổi. và bổ sung – M.: Cao hơn. trường học, –1987. – 420s.

5. Efimov, I.E. Vi điện tử: vật lý và nền tảng công nghệ, độ tin cậy / I.E. Efimov, I.Ya. Kozyr, Yu.I. Gorbunov. – tái bản lần thứ 2, có sửa đổi. và bổ sung – M.: Cao hơn. trường học, –1986. – 464s.

6. Kalnibolotsky, Yu.M. Tính toán và thiết kế vi mạch / Yu.M. Kalnibolotsky, Yu.V. Korolev, G.I. Bogdan, V.S. Rogoza - Kyiv: Trường Vishcha, 1983.

7. Bushminsky, I.P. Thiết kế công nghệ vi mạch vi sóng: sách giáo khoa. trợ cấp / I.P. Bushminsky, G.V. - M.: Nhà xuất bản MSTU im. N.E. Bauman, 2001.-354 P.

8. Gusev A.I. Vật liệu nano, cấu trúc nano, công nghệ nano.-M.: Fizmatlit, 2005.-410 P.

9. Poole, Ch. Công nghệ nano: sách giáo khoa. hướng dẫn sử dụng / C. Poole, F. Owens; làn đường từ tiếng Anh sửa bởi Yu. I. Golovina; thêm vào. V.V. Luchinina. - tái bản lần thứ 2, bổ sung. - M.: Tekhnosphere, 2005.-334 P.

10. Nevolin, V.K. Thăm dò công nghệ nano trong điện tử / V.K. Nevolin - M.: Tekhnosphere, 2005.-147 P.

11. Tairov, Yu.M. Công nghệ vật liệu bán dẫn và điện môi / Yu.M. Tairov, V.F. Tsvetkov – M.: Trường trung học. 1990. – 423 S.

12. Krapukhin, V.V. Công nghệ vật liệu công nghệ điện tử/ V.V. Krapukhin, I.A. Sokolov, G.D. Kuznetsov – M.: MISIS, 1995. – 492 P.

13. Popkov, V.I. Các phương pháp kiểm soát chất lượng hoạt động của vật liệu bán dẫn: chuyên khảo / Popkov V.I., Kazakov O.G., Radkova N.O. - BSTU. Bryansk: Nhà xuất bản BSTU, 2001. – 50 P.

14. Bystrov, Yu.A. Mạch điện tử và vi mạch: sách giáo khoa. cho các trường đại học / Yu.A. Bystrov, I.G. Mironenko – M.: Cao hơn. trường học, 2002. – 383 S.

15. Pavlov, V.N. mạch tương tự các thiết bị điện tử: sách giáo khoa đại học / V.N. Pavlov, V.N. Nogin - M.:Hotline-Telecom, 2001. – 320 C.

16. Ugryumov, E.P. Mạch kỹ thuật số: sách giáo khoa. trợ cấp / E.P. Ugryumov - St. Petersburg. Và những người khác: Bkhv-Petersburg, 2001. – 517 P.

17. Opadchiy, Yu.F. Tương tự và thiết bị điện tử kỹ thuật số: khóa học đầy đủ: sách giáo khoa cho các trường đại học / Yu.F. Opadchiy, O.P. Gludkin, A.I. Gurov; sửa bởi O.P. Gludkina. –M.: Hot Line-Telecom, 2000. – 768 trang.

18. Brandon D., Kaplan U. Cấu trúc vi mô của vật liệu. Phương pháp nghiên cứu và kiểm soát: sách giáo khoa. trợ cấp / D. Brandon, W. Kaplan; làn đường từ tiếng Anh sửa bởi S.L. Bazhenova, có bổ sung O. V. Egorova. – M.: Tekhnosphere, 2004.-377 P.

19. Pavlov, L.I. Phương pháp đo thông số vật liệu bán dẫn / L.I. Pavlov – M.: Trường trung học, 1987. – 239 P.

20. Phương pháp vật lý điều khiển cấu trúc và chất lượng vật liệu: SGK. cẩm nang / Bataev A.A., Bataev V.A., Tushinsky L.I., . – Novosibirsk: Nhà xuất bản NSTU, 2000. – 154 tr.

UDC 621.382 BBK 32.852 L 33

Các nguyên lý hoạt động vật lý của các loại thiết bị bán dẫn hiện đại quan trọng nhất được xem xét: điốt, bóng bán dẫn lưỡng cực và hiệu ứng trường, thyristor, thiết bị vi sóng có điện trở vi sai âm (điốt Gunn, điốt bay tuyết lở và điốt bay phun), điện tích- thiết bị ghép nối, thiết bị quang điện tử (bộ tách sóng quang, đèn LED, tia laser tiêm, v.v.). Các mối quan hệ lý thuyết cơ bản xác định đặc tính của các thiết bị này được rút ra. Người ta chú ý nhiều đến việc mô tả các tính năng của các thiết bị tốc độ cao hiện đại có kích thước dưới micromet và nanomet, bao gồm các thiết bị sử dụng tiếp xúc dị thể, giếng lượng tử và chấm lượng tử. Ngoài ra, cuốn sách còn xem xét những điều cơ bản của công nghệ phẳng, mô tả các vấn đề công nghệ nảy sinh gần đây và chỉ ra những cách đầy hứa hẹn để giải quyết chúng.

Dành cho sinh viên năm cuối, nghiên cứu sinh và nhà nghiên cứu làm việc trong lĩnh vực vật lý bán dẫn.

Được cơ quan giáo dục về giáo dục đại học cổ điển của Liên bang Nga khuyến nghị là dụng cụ trợ giảng dành cho sinh viên đại học đang học chuyên ngành 010701 - “Vật lý”, 010704 – “Vật lý của vật chất ngưng tụ”, 010803 – “Thiết bị vi điện tử và bán dẫn”.

ISBN 978-5-9221-0995-6

© FIZMATLIT, 2008 ® A. I. Lebedev, 2008

2.1. Một ít lịch sử. Thiết kế bóng bán dẫn lưỡng cực. . . 140

2.2. Các thông số xác định mức tăng nhất thời

2.4. Đặc tính tần số cao và hiệu suất của bóng bán dẫn. . 165 2.4.1. Tần số cắt và tần số tạo tối đa. . 165

5 Nội dung

4.1.2. Đặc tính dòng điện của bóng bán dẫn MOS. . 249

4.2.3. Bộ nhớ chỉ đọc không bay hơi

Giới thiệu

Cuốn sách này được viết dựa trên các bài giảng mà tác giả đã giảng tại Khoa Vật lý của Đại học quốc gia Moscow trong nhiều năm qua. Đã hơn 10 năm trôi qua kể từ khi xuất bản chuyên khảo hai tập cuối cùng của M. Schur về vật lý của các thiết bị bán dẫn. Do tốc độ phát triển cực kỳ nhanh chóng của các phát triển ứng dụng trong lĩnh vực thiết bị bán dẫn - và tốc độ phát triển của vi điện tử có lẽ là một trong những tốc độ nhanh nhất - đã có rất nhiều thay đổi trong lĩnh vực này. Các thông số của thiết bị đã được cải thiện đáng kể; một số thế hệ chip xử lý máy tính đã thay đổi. Những ý tưởng vật lý mới đã xuất hiện, những nguyên lý hoạt động mới đã được đề xuất và những thiết kế thiết bị mới đã được triển khai. Các kỹ thuật công nghệ được sử dụng trong sản xuất các thiết bị bán dẫn đã đạt đến giới hạn khả năng của chúng. Một số hướng mới nổi lên cách đây 10 năm đã trở thành xu hướng chủ đạo, trong khi những hướng khác có vẻ đầy hứa hẹn lại bị lu mờ. Vì vậy, đã đến lúc nghĩ đến việc xuất bản một cuốn sách mới về vật lý của các thiết bị bán dẫn có thể phản ánh những thay đổi này.

Sự phát triển của vật lý thiết bị bán dẫn gắn bó chặt chẽ với nghiên cứu cơ bản về vật lý bán dẫn. Một số khám phá được thực hiện trong lĩnh vực này đã được ứng dụng thực tế rộng rãi và đã được công nhận

cho việc phát hiện ra hiệu ứng đường hầm trong chất bán dẫn và chất siêu dẫn), công trình của người đồng hương Zh I. Alferov cùng với J. Kilby và G. Kremer (giải thưởng năm 2000 cho công trình cơ bản trong lĩnh vực này). công nghệ thông tin và truyền thông, góp phần phát minh ra mạch tích hợp và tạo ra các cấu trúc dị chất bán dẫn cho thiết bị điện tử và quang điện tử tốc độ cao).

Phát triển một thiết bị bán dẫn hiện đại là một công việc tốn kém, đòi hỏi nhiều lao động và thời gian. Ví dụ, chu trình sản xuất của một khu phức hợp hiện đại

vi mạch có thể mất tới ba tháng. Vì vậy, hiện nay, nhiệm vụ tạo mô hình sơ bộ của thiết bị được đặt lên hàng đầu, chỉ sau khi giải quyết được chúng ta mới có thể bắt đầu tạo ra nó. Điều này đòi hỏi khả năng định lượng mọi thứ thông số bắt buộc thiết bị. Vì lý do này, vật lý của các thiết bị bán dẫn, với tư cách là một lĩnh vực khoa học, được yêu cầu không chỉ có khả năng giải thích một cách định tính mà còn dự đoán định lượng hoạt động của cấu trúc bán dẫn đang được xem xét. Điều này quyết định sự phong phú của các công thức trong cuốn sách, các cuộc thảo luận về tính hợp lệ của các phép tính gần đúng vật lý nhất định - tất cả những điều này là cần thiết để cung cấp kết quả định lượng cần thiết.

Một sự phức tạp nữa khi giải quyết vấn đề phát triển các thiết bị bán dẫn được tạo ra bởi thực tế là các thiết bị này được chế tạo từ các chất bán dẫn cụ thể, các đặc tính thực sự của chúng thường khác xa với các khái niệm lý tưởng hóa. Do đó, tác giả cho rằng cần bổ sung vào cuốn sách này một số đặc điểm của chất bán dẫn (ví dụ, liên quan đến hoạt động của các tạp chất tạp chất cụ thể), nếu không có kiến ​​thức về những đặc điểm này thì việc tạo ra các thiết bị hoàn hảo đơn giản là không thể. Ngoài ra, cuốn sách còn bao gồm phần mô tả các kỹ thuật cơ bản của công nghệ phẳng và thảo luận các hướng cải tiến, vì nếu không hiểu mối quan hệ giữa các nguyên lý vật lý hoạt động của thiết bị và công nghệ sản xuất chúng thì không thể hiểu đầy đủ “ tinh thần” của vi điện tử hiện đại.

Để hiểu được tài liệu được trình bày trong cuốn sách này đòi hỏi bạn phải làm quen trước với khóa học vật lý bán dẫn, các nguyên tắc cơ bản của cơ học lượng tử và kỹ thuật vô tuyến.

Cuốn sách xem xét các lớp chính của thiết bị bán dẫn hiện đại và cơ sở vật chất công việc của họ. Chương đầu tiên và cũng là chương lớn nhất thảo luận về các hiện tượng vật lý phát sinh khi hai chất bán dẫn tiếp xúc nhau. các loại khác nhauđộ dẫn điện - trong cái gọi là tiếp giáp p-n. Ở đây, chúng tôi cũng xem xét các hiện tượng biểu hiện ở những cấu trúc phức tạp hơn với các rào cản tiềm năng: các tiếp điểm bán dẫn kim loại (hàng rào Schottky), các dị thể, giếng lượng tử đơn và siêu mạng. Chương này đặt nền tảng cần thiết để hiểu nội dung của các chương tiếp theo. Chương thứ hai dành cho việc nghiên cứu các bóng bán dẫn lưỡng cực và các cách để cải thiện hơn nữa các đặc tính của chúng. Đặc biệt, các phương pháp tạo ra bóng bán dẫn tốc độ cao (transistor dị thể, bóng bán dẫn dây nóng) đang được xem xét.

9 Giới thiệu

electron). Chương này cũng phác thảo những kiến ​​thức cơ bản về công nghệ toàn thể, hiện là cơ sở để sản xuất hầu hết các loại thiết bị bán dẫn, cũng như một số kỹ thuật thiết kế mạch, thông qua tích hợp chức năng, có thể làm tăng đáng kể mật độ đóng gói của các phần tử trong mạch tích hợp và tiếp cận việc tạo ra các mạch tích hợp quy mô rất lớn (VLSI). Các nguyên lý và tính chất hoạt động của các cấu trúc lưỡng cực bốn lớp và thậm chí phức tạp hơn, từ đó chế tạo ra thyristor và triac, những thiết bị cực kỳ cần thiết cho kỹ thuật điện hiện đại, sẽ được thảo luận trong Chương 3. Chương thứ tư được dành cho các bóng bán dẫn hiệu ứng trường - các thiết bị bán dẫn phổ biến nhất hiện nay. Thực tế là chúng ta hiện đang được bao quanh bởi các máy tính hiệu suất cao, tốc độ của nó đang tăng lên với tốc độ chóng mặt, chúng ta có được nhờ sự phát triển của loại thiết bị bán dẫn đặc biệt này. Sự chú ý đặc biệt trong chương này tập trung vào các ý tưởng và giải pháp hiện đại giúp tạo ra các bóng bán dẫn hiệu ứng trường có khả năng hoạt động ở các tần số liên quan đến vùng quang phổ dưới milimet (trên 300 GHz). Chương này cũng thảo luận về các vấn đề liên quan thiết bị điện tử hiện đại cấu trúc lai (lưỡng cực + trường) như IGBT và BiCMOS, cũng như các loại IC bóng bán dẫn hiệu ứng trường chính (n-MOS, KM.OP, bộ nhớ tĩnh, động và có thể lập trình lại, bộ nhớ flash). Chương thứ năm thảo luận về nguyên tắc hoạt động của một loại thiết bị tích hợp chức năng quan trọng dựa trên hiệu ứng trường - thiết bị ghép điện tích. Hướng thú vị nhất trong việc phát triển các thiết bị này rõ ràng là việc tạo ra các bộ thu hình ảnh, được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như vậy. thiết bị gia dụng, Làm sao máy ảnh kĩ thuật số và máy quay phim. Chương 6 của cuốn sách thảo luận về một loại thiết bị hoàn toàn khác - thiết bị vi sóng bán dẫn. Chương này mô tả các phương pháp để thu được điện trở vi sai âm trong chất bán dẫn và dựa trên hiện tượng này, tạo ra các máy phát dao động điện từ trong các bước sóng centimet, milimet và dưới milimet. Cuối cùng, chương thứ bảy của cuốn sách được dành cho các nguyên lý hoạt động vật lý của nhiều loại thiết bị quang điện tử. Đây là các máy thu bức xạ được sử dụng để ghi lại các dao động điện từ từ vùng hồng ngoại xa của quang phổ (máy dò BIB và HIWIP) đến phạm vi bức xạ tia X và gamma (máy dò bức xạ hạt nhân) và các nguồn bán dẫn

bức xạ (đèn LED, laser). Chương này đặc biệt chú ý đến các hiện tượng vật lý trong các vật thể bán dẫn mới (giếng lượng tử, sợi và chấm) và việc sử dụng các hiện tượng này để cải thiện đáng kể các thông số của thiết bị quang điện tử.

Điểm đặc biệt của cuốn sách này là hầu hết thông tin về những ý tưởng, sự phát triển và thành tựu quan trọng nhất trong những năm gần đây trong lĩnh vực vật lý thiết bị bán dẫn không được thu thập từ các bài báo mà từ Internet. Internet đã công bố rộng rãi các bài đánh giá phân tích do các chuyên gia từ các công ty phát triển hàng đầu trên thế giới viết; nó cho phép bạn nhanh chóng theo dõi những thành tựu mới nhất trong lĩnh vực nghiên cứu chất bán dẫn cơ bản và ứng dụng, đồng thời xác định các xu hướng phát triển chính trong lĩnh vực kiến ​​thức này.

Tác giả coi việc bày tỏ lòng biết ơn đến các đồng nghiệp của mình, Giáo sư A.E. Yunovich, phó giáo sư M.V. Chukichev, Nghệ thuật. có tính khoa học đồng tác giả I.A. Kurova và I.A. Sluchinskaya, tiến sĩ. SG Dorofeev và V.M. Shakhparonov, người đã đọc từng phần riêng lẻ của bản thảo và đưa ra một số nhận xét có giá trị góp phần cải thiện nội dung của toàn bộ cuốn sách.

Chương 1

ĐIỐC BÁN DẪN

Hoạt động của hầu hết các thiết bị bán dẫn dựa trên việc sử dụng các đặc tính tiếp xúc cụ thể của chất bán dẫn thuộc các loại độ dẫn khác nhau - cái gọi là tiếp giáp pn. Các tính chất này là do một số hiện tượng vật lý xảy ra trong các tiếp xúc như vậy: phun, tạo đường hầm, ion hóa do va chạm của các chất mang, v.v. Trong chương này, chúng ta sẽ xem xét các hiện tượng vật lý này, thiết lập vai trò của chúng trong các điều kiện hoạt động cụ thể của điốt bán dẫn và tính toán các đặc tính của tiếp giáp pn trong những điều kiện này và thảo luận cách điều khiển chúng bằng cách thay đổi hình dạng của thiết bị và các thông số của chất bán dẫn.

1.1. Rào cản tiềm năng ở ngã ba pn

đó là sự xuất hiện của một rào cản năng lượng và một khu vực

Nguyên nhân xuất hiện rào cản này là do sự khuếch tán của các hạt mang điện tự do (electron và lỗ trống). Chúng ta hãy xem xét những hiện tượng này chi tiết hơn.

Từ giáo trình chung của vật lý bán dẫn, người ta biết rằng trong chất bán dẫn không suy biến tại bất kỳ điểm nào, nồng độ của electron n và lỗ trống p có liên hệ với nhau bởi hệ thức:

Các thiết bị bán dẫn cơ bản của vi điện tử hiện đại và quá trình vật lýđảm bảo cho công việc của họ. Các đặc tính tĩnh, tần số và xung của thiết bị được phân tích, các phương pháp mô hình hóa mạch của thiết bị được xem xét và đưa ra các mạch tương đương của chúng. Các thông số giới hạn của các thiết bị vi điện tử hiện đại được xem xét. Đối với mỗi thiết bị, việc này được thực hiện Đánh giá ngắn phương pháp hiện đại việc thực hiện cấu trúc của chúng trong các mạch tích hợp. Dành cho sinh viên học theo hướng 210100 "Điện tử và Vi điện tử" (210100.62 - Cử nhân, 210100.68 - Thạc sĩ) và các chuyên ngành kỹ thuật 210104.65 "Vi điện tử và Điện tử bán dẫn", 210108.65 "Kỹ thuật vi hệ thống", 010803.65 "Vi điện tử và Thiết bị bán dẫn nic", 210601.65 "Công nghệ nano trong điện tử." Tài liệu trong cuốn sách cũng có thể hữu ích cho các nhà khoa học, kỹ sư và nghiên cứu sinh đang tìm cách đạt được kiến ​​thức chuyên môn cần thiết

Bước 1. Chọn sách từ danh mục và nhấp vào nút “Mua”;

Bước 2. Vào phần “Giỏ hàng”;

Bước 3: Chỉ định khối lượng bắt buộc, điền dữ liệu vào khối Người nhận và Giao hàng;

Bước 4. Nhấp vào nút “Tiến hành thanh toán”.

TRÊN khoảnh khắc này mua sách in, truy cập điện tử hoặc sách làm quà tặng cho thư viện trên trang web EBS chỉ có thể thanh toán trước 100%. Sau khi thanh toán, bạn sẽ được cấp quyền truy cập vào toàn văn sách giáo khoa bên trong Thư viện điện tử hoặc chúng tôi bắt đầu chuẩn bị đơn đặt hàng cho bạn tại nhà in.

Chú ý! Vui lòng không thay đổi phương thức thanh toán cho đơn hàng. Nếu bạn đã chọn phương thức thanh toán và không hoàn tất thanh toán, bạn phải đặt lại đơn hàng và thanh toán bằng phương thức thuận tiện khác.

Bạn có thể thanh toán đơn hàng bằng một trong các phương thức sau:

1. Phương thức không dùng tiền mặt:
   • Thẻ ngân hàng: Bạn phải điền vào tất cả các trường của biểu mẫu. Một số ngân hàng yêu cầu bạn xác nhận thanh toán - đối với việc này, mã SMS sẽ được gửi đến số điện thoại của bạn.
   • Ngân hàng trực tuyến: các ngân hàng hợp tác với dịch vụ thanh toán sẽ đưa ra mẫu đơn riêng để điền. Vui lòng nhập dữ liệu chính xác vào tất cả các trường.
     Ví dụ, đối với " class="text-primary">Sberbank trực tuyến Số điện thoại di động và email là bắt buộc. Vì " class="text-primary">Ngân hàng Alfa Bạn sẽ cần đăng nhập vào dịch vụ Alfa-Click và email.
   • Ví điện tử: nếu bạn có ví Yandex hoặc Ví Qiwi, bạn có thể thanh toán đơn hàng của mình thông qua chúng. Để thực hiện việc này, hãy chọn phương thức thanh toán phù hợp và điền vào các trường được cung cấp, sau đó hệ thống sẽ chuyển hướng bạn đến trang để xác nhận hóa đơn.

2. Chất bán dẫn. Những thiết bị bán dẫn

2.1. Thông tin chung

Chất bán dẫn là những chất có độ dẫn ở mức trung gian giữa độ dẫn của kim loại và chất điện môi. Chất bán dẫn vừa là chất dẫn điện kém vừa là chất điện môi kém. Ranh giới giữa chất bán dẫn và chất điện môi là tùy ý, vì chất điện môi nhiệt độ cao có thể hoạt động giống như chất bán dẫn và chất bán dẫn thuần túy khi nhiệt độ thấp hành xử giống như chất điện môi. Trong kim loại, nồng độ electron thực tế không phụ thuộc vào nhiệt độ và trong chất bán dẫn, hạt mang điện chỉ xuất hiện khi nhiệt độ tăng hoặc khi năng lượng được hấp thụ từ nguồn khác.

Chất bán dẫn điển hình là carbon (C), germanium (Ge) và silicon (Si). Germanium là một nguyên tố giòn, màu trắng xám được phát hiện vào năm 1886. Nguồn gốc của germanium dioxide dạng bột, từ đó thu được germanium nguyên chất ở dạng rắn, là tro của một số loại than.

Silicon được phát hiện vào năm 1823. Nó được phân bố rộng rãi trong lớp vỏ trái đất dưới dạng silica (silicon dioxide), silicat và aluminosilicates. Cát, thạch anh, mã não và đá lửa rất giàu silicon dioxide. Silicon nguyên chất thu được từ silicon dioxide về mặt hóa học. Silicon là vật liệu bán dẫn được sử dụng rộng rãi nhất.

Chúng ta hãy xem xét chi tiết hơn sự hình thành các electron dẫn trong chất bán dẫn sử dụng silicon làm ví dụ. Nguyên tử silicon có số sê-ri Z=14 trong bảng tuần hoàn của D.I. Do đó, nguyên tử của nó chứa 14 electron. Tuy nhiên, chỉ có 4 trong số đó là trống vỏ ngoài và liên kết yếu. Những electron này được gọi là electron hóa trị và tạo ra bốn hóa trị của silicon. Các nguyên tử silicon có thể kết hợp các electron hóa trị của chúng với các nguyên tử silicon khác bằng cách sử dụng cái gọi là liên kết cộng hóa trị (Hình 2.1). Trong liên kết cộng hóa trị, các electron hóa trị được chia sẻ giữa các nguyên tử khác nhau, dẫn đến sự hình thành tinh thể.

Khi nhiệt độ của tinh thể tăng lên, các dao động nhiệt của mạng dẫn đến sự phá vỡ một số liên kết hóa trị. Kết quả là, một số electron trước đây tham gia hình thành liên kết hóa trị bị tách ra và trở thành electron dẫn. Khi có điện trường chúng chuyển động ngược chiều với điện trường và tạo thành điện.

Tuy nhiên, khi một electron được giải phóng trong mạng tinh thể, một liên kết tương tác không được lấp đầy sẽ được hình thành. Những không gian “trống” như vậy thiếu các electron liên kết được gọi là “lỗ trống”. Sự xuất hiện các lỗ trống trong tinh thể bán dẫn tạo ra cơ hội bổ sungđể chuyển phí. Thật vậy, lỗ trống có thể được lấp đầy bởi một electron được truyền dưới tác dụng của dao động nhiệt từ một nguyên tử lân cận. Kết quả là, liên lạc bình thường sẽ được khôi phục ở nơi này, nhưng một lỗ hổng sẽ xuất hiện ở nơi khác. Bất kỳ electron liên kết nào khác, v.v., lần lượt có thể đi vào lỗ mới này. Sự lấp đầy tuần tự của một liên kết tự do bằng các electron tương đương với chuyển động của lỗ trống theo hướng ngược lại với chuyển động của các electron. Do đó, nếu trong sự có mặt của điện trường, các electron chuyển động ngược chiều với điện trường thì lỗ trống sẽ chuyển động theo hướng của điện trường, tức là. cách các điện tích dương sẽ di chuyển. Do đó, trong chất bán dẫn có hai loại chất mang dòng điện - electron và lỗ trống, và tổng độ dẫn điện của chất bán dẫn là tổng độ dẫn điện tử (loại n, từ âm) và độ dẫn của lỗ trống (loại p, từ từ tích cực).

Cùng với sự chuyển đổi của các electron từ trạng thái liên kết sang trạng thái tự do, còn có những chuyển đổi ngược trong đó một electron dẫn bị bắt vào một trong các vị trí trống của các electron liên kết. Quá trình này được gọi là sự tái hợp electron-lỗ trống. Ở trạng thái cân bằng, nồng độ electron (và nồng độ lỗ trống bằng nhau) được thiết lập tại đó số lượng đường thẳng và chuyển tiếp ngược lại trong một đơn vị thời gian là như nhau.

Quá trình dẫn điện được xem xét trong chất bán dẫn tinh khiết được gọi là độ dẫn điện nội tại. Độ dẫn điện nội tại tăng nhanh khi nhiệt độ tăng và đây là sự khác biệt đáng kể giữa chất bán dẫn và kim loại, độ dẫn điện của chúng giảm khi nhiệt độ tăng. Tất cả các vật liệu bán dẫn đều có hệ số điện trở nhiệt độ âm.

Chất bán dẫn thuần túy là đối tượng được quan tâm chủ yếu về mặt lý thuyết. Nghiên cứu về chất bán dẫn chủ yếu quan tâm đến tác động của việc thêm tạp chất vào vật liệu nguyên chất. Nếu không có những tạp chất này thì hầu hết các thiết bị bán dẫn sẽ không tồn tại.

Các vật liệu bán dẫn nguyên chất như germanium và silicon được giữ ở nhiệt độ phòng một lượng nhỏ cặp electron-lỗ trống và do đó có thể dẫn rất ít dòng điện. Hợp kim được sử dụng để tăng độ dẫn điện của vật liệu nguyên chất.

Doping là việc thêm tạp chất vào vật liệu bán dẫn. Hai loại tạp chất được sử dụng. Các tạp chất thuộc loại thứ nhất - hóa trị năm - bao gồm các nguyên tử có năm electron hóa trị, ví dụ như asen và antimon. Loại tạp chất thứ hai - hóa trị ba - bao gồm các nguyên tử có ba electron hóa trị, ví dụ, indium và gali.



Khi một vật liệu bán dẫn tinh khiết được pha tạp một vật liệu hóa trị năm như asen (As), một số nguyên tử bán dẫn được thay thế bằng các nguyên tử asen (Hình 2.2). Nguyên tử asen đưa bốn electron hóa trị của nó vào liên kết cộng hóa trị với các nguyên tử lân cận. Electron thứ năm của nó liên kết yếu với hạt nhân và có thể dễ dàng trở nên tự do. Nguyên tử asen được gọi là nguyên tử cho vì nó cho thêm electron. Vật liệu bán dẫn pha tạp chứa đủ số lượng nguyên tử cho và do đó có các electron tự do để duy trì dòng điện.

Ở nhiệt độ phòng, số lượng electron tự do bổ sung vượt quá số lượng cặp electron-lỗ trống. Điều này có nghĩa là vật liệu có nhiều electron hơn lỗ trống. Vì vậy, electron được gọi là hạt mang đa số. Các lỗ được gọi là sóng mang thiểu số. Vì đa số các hạt tải điện có điện tích âm nên vật liệu đó được gọi là chất bán dẫn loại n.

Khi một vật liệu bán dẫn được pha tạp các nguyên tử hóa trị ba, chẳng hạn như nguyên tử indium (In), các nguyên tử này sẽ đặt ba electron hóa trị của chúng vào giữa ba nguyên tử lân cận (Hình 2.3). Điều này sẽ tạo ra một lỗ trống trong liên kết cộng hóa trị.

Sự hiện diện của các lỗ trống bổ sung sẽ cho phép các electron dễ dàng di chuyển từ liên kết cộng hóa trị này sang liên kết cộng hóa trị khác. Vì lỗ trống dễ dàng nhận electron nên các nguyên tử đưa thêm lỗ trống vào chất bán dẫn được gọi là nguyên tử nhận.



Trong điều kiện bình thường, số lượng lỗ trống trong vật liệu đó vượt quá đáng kể số lượng electron. Do đó, lỗ trống là hạt tải điện đa số và electron là hạt tải điện thiểu số. Vì phần lớn các hạt tải điện đều mang điện tích dương nên vật liệu này được gọi là chất bán dẫn loại p.

Vật liệu bán dẫn loại N và loại p có độ dẫn điện cao hơn đáng kể so với chất bán dẫn nguyên chất. Độ dẫn điện này có thể tăng hoặc giảm bằng cách thay đổi lượng tạp chất. Vật liệu bán dẫn bị pha tạp càng nhiều thì càng ít điện trở.

Sự tiếp xúc của hai chất bán dẫn có độ dẫn điện khác nhau được gọi là điểm nối p-n và có hiệu suất rất lớn. tài sản quan trọng- Điện trở của nó phụ thuộc vào chiều dòng điện. Lưu ý rằng không thể đạt được tiếp xúc như vậy bằng cách ép hai chất bán dẫn vào nhau. Một điểm nối p-n được tạo ra trong một tấm bán dẫn bằng cách hình thành các vùng có các loại độ dẫn điện khác nhau trong đó. Các phương pháp để thu được các mối nối p-n được mô tả dưới đây.

Vì vậy, trong một phần chất bán dẫn đơn tinh thể, một điểm nối p-n được hình thành ở ranh giới giữa hai lớp có độ dẫn điện khác nhau. Có sự khác biệt đáng kể về nồng độ các chất mang điện. Mật độ electron ở vùng n lớn hơn nhiều lần so với nồng độ của chúng ở vùng p. Kết quả là các electron khuếch tán vào vùng có nồng độ thấp (ở vùng p). Ở đây, chúng kết hợp lại với các lỗ và theo cách này tạo ra điện tích âm trong không gian của các nguyên tử nhận bị ion hóa, điện tích này không được bù bởi điện tích dương của các lỗ.

Đồng thời xảy ra hiện tượng khuếch tán lỗ trống vào vùng n. Ở đây, một điện tích dương trong không gian của các ion cho, không được bù bởi điện tích electron, được tạo ra. Do đó, một lớp điện tích không gian kép được tạo ra ở ranh giới (Hình 2.4), làm cạn kiệt các hạt tải điện chính. Một điện trường tiếp xúc Ek phát sinh trong lớp này, ngăn cản sự chuyển tiếp của các electron và lỗ trống từ vùng này sang vùng khác.

Trường tiếp xúc duy trì trạng thái cân bằng ở một mức nhất định. Nhưng ngay cả trong trường hợp này, dưới tác dụng của nhiệt, một phần nhỏ electron và lỗ trống sẽ tiếp tục đi qua hàng rào thế do điện tích không gian gây ra, tạo ra dòng điện khuếch tán. Tuy nhiên, đồng thời, dưới tác dụng của trường tiếp xúc, các hạt mang điện thiểu số ở vùng p và n (electron và lỗ trống) tạo ra dòng điện dẫn nhỏ. Ở trạng thái cân bằng, các dòng điện này triệt tiêu lẫn nhau.

Nếu một nguồn dòng điện bên ngoài được nối với điểm nối p-n thì điện áp được chỉ ra trong hình. 2.5 Phân cực ngược sẽ gây ra trường bên ngoài E, cùng hướng với trường tiếp xúc Eк. Kết quả là, chiều rộng của lớp kép sẽ tăng lên và thực tế sẽ không có dòng điện do các hạt tải điện chiếm đa số. Chỉ có một dòng điện nhỏ có thể xuất hiện trong mạch do các hạt tải điện thiểu số ( hiện tại ngược Iobr).







Khi bật điện áp phân cực trực tiếp, hướng của trường ngoài ngược với hướng của trường tiếp xúc (Hình 2.6). Độ rộng của lớp kép sẽ giảm và dòng điện thuận Ipr lớn sẽ xuất hiện trong mạch. Như vậy, điểm nối pn có độ dẫn điện một chiều rõ rệt. Điều này được thể hiện bằng đặc tính dòng điện-điện áp của nó (Hình 2.7).



Khi đặt một điện áp thuận vào điểm nối pn, dòng điện sẽ tăng nhanh khi điện áp tăng. Khi đặt một điện áp ngược vào tiếp điểm p-n, dòng điện rất nhỏ, nhanh chóng đạt đến trạng thái bão hòa và không thay đổi đến một giá trị giới hạn nhất định của điện áp ngược Urev, sau đó nó tăng mạnh. Đây được gọi là điện áp đánh thủng tại đó xảy ra đánh thủng tiếp giáp p-n và nó sụp đổ. Cần lưu ý rằng trong Hình 2.7 tỷ lệ dòng điện ngược là một nghìn lần. quy mô nhỏ hơn dòng điện một chiều.

Từ khóa học vật lý của bạn, bạn biết rằng có chất dẫn điện, chất điện môi và chất bán dẫn. Dây dẫn được đặc trưng bởi độ dẫn điện 10 2 -10 8 S/cm 3 (Sm - Siemens = 1/Ohm), đối với chất điện môi - 10 -10 S/cm 3 trở xuống. Khoảng từ 10 -10 đến 10 2 S/cm 3 được chiếm bởi chất bán dẫn. Tính năng đặc trưngĐiều phân biệt chất bán dẫn với kim loại là độ dẫn điện tăng khi nhiệt độ tăng.

Thiết bị bán dẫn là thiết bị biến đổi điện có nguyên lý hoạt động dựa trên hiện tượng xảy ra trong bản thân chất bán dẫn hoặc tại bề mặt tiếp xúc của hai chất bán dẫn có loại dẫn điện khác nhau.

Các thiết bị bán dẫn bao gồm:

Điốt chỉnh lưu

Điốt RF và vi sóng

Điốt Zener hoặc điốt tham chiếu

Điốt đường hầm

Biến thể

Thyristor

Các bóng bán dẫn lưỡng cực và hiệu ứng trường, v.v.

Để sản xuất các thiết bị bán dẫn thực sự, germanium, silicon và gallium arsenide thường được sử dụng.

Như bạn đã biết, chất bán dẫn có mạng ba chiều. Để đơn giản, chúng ta sẽ xét một mạng phẳng. Các nguyên tử silicon được kết nối với nhau bằng liên kết cộng hóa trị. Ở nhiệt độ 0 o K, mọi chất bán dẫn đều là chất cách điện lý tưởng vì trong cấu trúc của chúng không có electron tự do.

Dưới sự ảnh hưởng yếu tố bên ngoài(thay đổi nhiệt độ, bức xạ, bức xạ ánh sáng, v.v.) cấu trúc tinh thể nhận năng lượng bên ngoài, điều này có thể dẫn đến sự phá vỡ liên kết cộng hóa trị và một electron tự do xuất hiện trong cấu trúc, tức là. Điện trở của chất bán dẫn sẽ giảm.

Một chất bán dẫn có thể được biểu diễn dưới dạng các mức năng lượng (dải hóa trị, khoảng cách dải, dải dẫn). Ở đây DW là vùng cấm, rào cản thế năng mà một electron phải vượt qua để đi vào vùng dẫn. Đối với các chất bán dẫn phổ biến nhất, DW = 0,1-3 eV và đối với chất điện môi - 6 eV. Đối với germanium DW = 0,72 eV, đối với silicon DW = 1,12 eV.



Tại vị trí đứt liên kết, xuất hiện một lỗ trống có cùng điện tích với electron nhưng trái dấu. Trong chất bán dẫn lý tưởng, mật độ electron và lỗ trống là như nhau. Nếu n n là nồng độ electron và n p là nồng độ lỗ trống thì đối với chất bán dẫn lý tưởng n n = n p là độ dẫn nội tại của chất bán dẫn.



Các thiết bị bán dẫn thực sự sử dụng chất bán dẫn tạp chất. Nếu một nguyên tố 5 hóa trị được đưa vào chất bán dẫn dưới dạng tạp chất thì chất bán dẫn này sẽ là chất bán dẫn có độ dẫn điện hoặc loại n và tạp chất đó được gọi là tạp chất donor. Trong trường hợp này, nồng độ electron Nn sẽ lớn hơn nhiều so với nồng độ lỗ trống Np, tức là. N n >> N p . Do đó, các electron sẽ là hạt mang điện đa số và lỗ trống sẽ là hạt mang điện thiểu số.




Nếu một nguyên tố 3 hóa trị được đưa vào chất bán dẫn dưới dạng tạp chất thì các lỗ trống tự do sẽ xuất hiện trong dải hóa trị. Trong trường hợp này, nồng độ lỗ trống sẽ lớn hơn nhiều so với nồng độ electron N p >> N n - đây là chất bán dẫn có độ dẫn lỗ trống hoặc loại p, và tạp chất được gọi là chất nhận. Ở đây hạt mang điện chính là lỗ trống.

CHUYỂN ĐỔI LỖ ĐIỆN TỬ



Khi hai chất bán dẫn có độ dẫn điện khác nhau tiếp xúc với nhau, do sự khuếch tán, các electron di chuyển vào lớp p và ngược lại, các lỗ trống vào lớp n. Tại giao diện tiếp xúc của hai chất bán dẫn, do sự tái hợp, một vùng điện tích không gian tĩnh (ion) được hình thành, tạo ra một điện trường ngăn cản sự chuyển đổi tiếp theo của các hạt mang điện chính. Điểm nối pn là vùng đã cạn kiệt các hạt mang điện và do đó, nó có điện trở tăng lên, xác định điện trở của toàn bộ hệ thống.

Ngoài ra còn có hai điện dung tiếp giáp pn:

Do đó, rõ ràng là các đặc tính của tiếp giáp pn phụ thuộc vào tần số của điện áp đặt vào tiếp giáp pn.



Đặc tính dòng điện-điện áp của tiếp giáp p-n như sau:

Trong đó I o là dòng điện ngược của tiếp giáp p-n (dòng nhiệt). Dòng tiếp giáp p-n theo chiều thuận được xác định theo công thức:

j T - thế năng nhiệt độ

Từ đặc tính dòng điện-điện áp, rõ ràng là tiếp giáp p-n dẫn điện tốt theo chiều thuận và dẫn điện kém theo chiều ngược lại, tức là. có tính chất van. Đặc tính dòng điện-điện áp là phi tuyến, có nghĩa là khi tín hiệu xen kẽ đi qua điểm nối p-n, phổ tín hiệu sẽ bị biến đổi.

Trên nhánh ngược của đường dây điện áp hiện tại, đường chấm chấm cho thấy dòng điện tăng mạnh, tức là. xảy ra hiện tượng đứt gãy tiếp giáp p-n.



Sự cố về điện là sự cố có thể đảo ngược được dùng để tạo ra thiết bị đặc biệt- Điốt zener. Sự cố về điện bao gồm đường hầm, tuyết lở và bề mặt.

Sự cố đường hầm là khi, với sự gia tăng điện áp ngược Urev, xảy ra độ cong rõ rệt của các vùng năng lượng. Trong trường hợp này, mức của dải hóa trị của chất bán dẫn loại n hóa ra lại bằng mức của dải dẫn của chất bán dẫn loại p, tức là. một đường hầm chứa điện tích xuất hiện, dẫn đến dòng điện tăng mạnh.

Sự cố tuyết lở xảy ra ở điện áp tiếp giáp p-n cao hơn so với sự cố đường hầm, do đó sự nhân lên giống như tuyết lở của các hạt mang điện bắt đầu trong tiếp giáp p-n, điều này cũng dẫn đến dòng điện tăng mạnh.

Sự cố nhiệt là không thể đảo ngược.

SƠ ĐỒ ĐIỆN TƯƠNG ĐƯƠNG

tiếp giáp p-n



r - điện trở vi sai

Thông thường mạch tương đương được sử dụng cho các tín hiệu thay đổi và do đó các tham số vi sai được sử dụng.

Rk - điện trở của tiếp điểm và dây dẫn

r - điện trở của tiếp giáp p-n trong đấu nối thuận hoặc ngược

C là điện dung khuếch tán đối với kết nối trực tiếp hoặc điện dung rào cản đối với kết nối ngược của tiếp giáp p-n.

Theo sơ đồ, ở tần số tín hiệu cao, đặc tính van của điểm nối p-n xấu đi.

SỰ PHỤ THUỘC CỦA CÁC THAM SỐ rn-JUNCTION VÀO NHIỆT ĐỘ



Các thông số phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ môi trường. Khi nhiệt độ môi trường tăng lên, cả dòng thuận và dòng ngược đều tăng. Thay đổi đặc biệt mạnh mẽ tham số nghịch đảo, ví dụ, r arr giảm mạnh, có thể làm giảm điện áp đánh thủng U đánh thủng. Nhiệt độ tăng làm tăng cường việc tạo ra các hạt mang điện thiểu số và do đó làm tăng mạnh nồng độ của chúng trong chất bán dẫn. Đây là một nhược điểm đáng kể của tiếp giáp pn và tất cả các thiết bị bán dẫn.

ĐIỐC BÁN DẪN

Điốt bán dẫn là một thiết bị chuyển đổi điện có đặc tính phụ thuộc vào tính chất và đặc điểm của tiếp giáp p-n. Điốt được phân biệt bởi dải tần số và công suất tiêu tán.

Dựa trên tần số chuyển đổi, có điốt tần số thấp (LF) (bộ chỉnh lưu và nguồn), điốt tần số cao (HF) và điốt xung.

Điốt đặc biệt bao gồm điốt zener, bộ ổn định, điốt biến thiên và điốt đường hầm.

Dựa trên công suất tiêu tán, điốt công suất thấp được phân biệt (lên đến 0,25 W), công suất trung bình (từ 0,25 đến 1 W) và điốt công suất thấp. năng lượng cao(trên 1 W).

ĐÈN CHỈNH LƯU

Hãy xem xét một diode chỉnh lưu. Ở đây, bộ phát được hiểu là vùng có nồng độ hạt mang điện cao và đáy là vùng có nồng độ điện tích thấp, tức là. cơ sở có sức đề kháng cao.



Trong hình vẽ đặc tính dòng điện-điện áp, đường chấm chấm biểu thị điểm nối p-n lý tưởng.

DU b là điện áp rơi trên đế có điện trở cao.



Trong các thiết bị bán dẫn thực tế, đặc tính dòng điện-điện áp được dịch chuyển sang phải. Điốt chỉnh lưu còn được đặc trưng bởi các thông số vi sai: r pr, r arr, C diff, C bar.

bạn điốt chỉnh lưuĐiện dung thường nằm trong khoảng C = (10 - 100) pF. Điện dung phụ thuộc vào diện tích tiếp giáp p-n.

Để mô tả đặc tính của điốt chỉnh lưu, nhập các tham số sau:

I pr.max - dòng điện tối đa trực tiếp,



Bạn có thể thêm. - điện áp ngược cho phép, tại đó vẫn không xảy ra đánh thủng nhiệt.

Cũng giống như điểm nối pn, các thông số và đặc tính của diode chỉnh lưu phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ.

Một ví dụ về việc sử dụng diode chỉnh lưu là bộ chỉnh lưu nửa sóng. Giá trị trung bình của dòng điện chỉnh lưu là:



Khi đó dòng điện vào sẽ có dạng hình sin

Một tụ điện thường được mắc song song với tải, giúp làm dịu các xung dòng điện.



HƯỚNG ZENER (Tham khảo DIODE)

Điốt chỉnh lưu có khả năng chỉnh lưu dòng điện từ đơn vị mA đến 1000A ở điện áp từ đơn vị vôn đến 1000 V. Đối với dòng điện và điện áp cao, người ta sử dụng cụm điốt.

Điốt Zener được sử dụng để ổn định điện áp DC. Phần làm việc của đặc tính dòng điện-điện áp của diode zener là nhánh ngược. Nó có ba phần đặc trưng. Phần I là dòng điện ngược thông thường của một diode thực - dòng nhiệt hoặc dòng điện. Phần II là phần đánh thủng điện - về bản chất là đường hầm 1 hoặc tuyết lở 2; phần đặc tính dòng điện - điện áp này là phần làm việc của diode zener. Ở phần III xảy ra sự cố nhiệt.

Khi điện áp ngược tăng, dòng điện qua diode tăng, cũng như công suất giải phóng trong tiếp giáp p-n, dẫn đến nhiệt độ của tiếp giáp p-n tăng lên. Việc tăng nhiệt độ diode làm tăng việc tạo ra các hạt mang điện thiểu số, do đó làm tăng dòng điện ngược. Do đó, nhiệt độ thậm chí còn tăng cao hơn, dẫn đến sự phá hủy tiếp giáp p-n.

Tôi min - được chọn tại thời điểm đầu tiên xảy ra sự cố.

I max - được xác định từ công suất tiêu tán cho phép.

Điểm làm việc của diode zener thường được chọn ở giữa nhánh làm việc của diode zener. Khi dòng điện giảm, điểm vận hành sẽ dịch chuyển sang vùng có điện trở vi sai của diode zener tăng lên, dẫn đến suy giảm độ ổn định. Khi dòng điện ổn định thay đổi đáng kể thì điện áp ổn định Ust thay đổi rất ít.

Các thông số chính của diode zener (giá trị danh nghĩa) là - U st - điện áp ổn định, I st - dòng ổn định và r diff - điện trở vi sai.

Điện trở chênh lệch càng thấp thì chất lượng của diode zener càng cao. Đối với điốt zener thực, điện trở ổn định nằm trong khoảng 1 - 100 Ohms.



Đây là sự thay đổi tương đối của điện áp ổn định DU st / U st so với sự thay đổi tuyệt đối của nhiệt độ DT. Đối với điốt zener, TKN có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn 0. Thông thường, điốt đường hầm điện áp thấp có TKN âm, trong khi điốt tuyết lở điện áp cao hơn có TKN dương. Sự phụ thuộc của TKN vào điện áp ổn định được thể hiện trên hình.

Sự hiện diện của TKN âm và dương trong điốt zener giúp thực hiện bù nhiệt và tổng TKN trong trường hợp này ít hơn đáng kể. Cụ thể, bạn có thể mắc thêm một diode nối tiếp với diode zener có TKN âm hoặc có thể chọn hai điốt zener có cùng TKN nhưng khác dấu. Trong trường hợp này, mạch của hai điốt zener sẽ ổn định hơn và điện áp ổn định sẽ ít thay đổi khi nhiệt độ môi trường thay đổi.

BỘ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP THAM SỐ

trong đó E là nguồn điện không ổn định;

R b - điện trở dằn;

Rn - khả năng chịu tải;

I n - dòng tải;

I st - dòng điện ổn định;

VD - điốt zener có trong hướng ngược lại.

Theo định luật Kirchhoff thứ hai:

Giả sử do các yếu tố bên ngoài mà điện áp của nguồn điện thay đổi thành DE, thì

Rõ ràng, biểu thức ở mẫu số luôn lớn hơn một, tức là điện áp ở đầu ra của bộ ổn định tham số nhỏ hơn đáng kể so với sự thay đổi điện áp ở đầu vào. Để giảm DU st, bạn cần giảm r st và tăng R b. Khi R b tăng, phần lớn điện áp nguồn sẽ giảm trên điện trở chấn lưu R b và để duy trì điện áp ổn định trong một phạm vi nhất định, cần phải tăng điện áp nguồn điện. Ngoài ra, công suất hữu ích của nguồn cũng sẽ giảm ở điện trở chấn lưu.

Điều mong muốn là không giảm quá 2 V trên điện trở chấn lưu Rb.

Điốt RF

Thông thường, các thiết bị kỹ thuật vô tuyến (máy dò, bộ biến tần, bộ trộn tần) sử dụng điốt RF. Điốt RF khác với điốt chỉnh lưu ở điện dung nhỏ của điểm nối pn.

Thông thường, điốt RF sử dụng điểm nối p-n, có diện tích tiếp giáp p-n nhỏ và do đó, điện dung tiếp giáp p-n nhỏ, nhưng cũng có dòng điện nhỏ qua điểm nối p-n và điện áp ngược thấp.



Điốt điểm thu được như sau. Họ lấy một tinh thể bán dẫn loại n, một chiếc kim kim loại, ở đầu của nó có tạp chất chấp nhận. Một xung dòng điện mạnh trong thời gian ngắn được truyền qua kim và tinh thể. Tiếp giáp p-n được hình thành tại điểm tiếp xúc. Điện dung của điốt RF nằm trong khoảng C = 1 - 10 pF. Điện dung của tiếp giáp p-n càng nhỏ thì càng cao Dải tần số Hoạt động của diode RF.

Điốt xung





Trong kỹ thuật số hiện đại thiết bị xungĐiốt xung được sử dụng rộng rãi. Chúng thuộc loại điốt RF, nhưng chúng được đưa ra các hạn chế về thời gian. Tín hiệu đầu vào của chúng là xung hình chữ nhật, có phổ tín hiệu rất rộng.

Tại thời điểm t 1 điện áp đổi dấu. Trong trường hợp này, dòng điện ngược "I d" được quan sát thấy có sự tăng vọt trong khoảng thời gian từ t 1 đến t 2, dòng điện giảm xuống I o - dòng điện ngược của diode.

treset được gọi là thời gian phục hồi của điện trở ngược của tiếp giáp p-n, tức là - đây là thời điểm các hạt mang điện thiểu số trong đế diode bị hấp thụ lại.



Khi bật lại, thời gian tăng t bị ảnh hưởng bởi điện dung rào cản, được tích điện đến giá trị của điện áp ngược. Dòng điện trong tụ điện dẫn trước điện áp 90o. Khi điện dung rào cản được tích điện, dòng điện trong điện dung giảm theo định luật hàm mũ và tại thời điểm t 2 dòng điện có giá trị ổn định I arr = Io.

t đông "(0,1 - 1) µs - cho điốt xung.

Điện dung của tiếp giáp p-n đối với điốt xung là đơn vị pF.

Nếu xung đầu vào có thời lượng t U dài thì thời gian phục hồi t sẽ ngắn. Nếu t U nhỏ thì t tăng.

Trong trường hợp kết nối trực tiếp của diode, tại thời điểm xuất hiện một xung dòng điện t 1, điện áp hiện tại trên diode đạt giá trị cực đại U max, sau đó giảm xuống giá trị ổn định bằng mức đơn U 1 .

Khi đó t miệng = t 1 - t 2 - thời điểm hình thành điện áp thuận.

Điều này xảy ra vì cực gốc có điện trở cao và rơi qua diode điện áp tối đa. Khi các hạt mang điện được đưa từ bộ phát vào đế, điện trở bazơ giảm, rào thế giảm và điều này dẫn đến sụt áp xuống giá trị trạng thái ổn định bằng U 1 .

miệng t - được xác định bằng điện áp từ Umax đến giá trị 1,2 tính từ đơn vị cấp U1. Thông thường, t miệng có đơn vị là micro giây.

Như vậy, các thông số chính của diode xung là: I max imp pr, U arr. thêm vào. (1 - 100V), C, t đông, t đặt.

MESADIODES



Trong công nghệ tích hợp, thật thuận tiện khi có được mesadiode, thuộc loại điốt xung và có khả năng hoạt động với các xung rất ngắn.

Chúng thu được như sau. Chất nền loại n được lấy và tạp chất chấp nhận được đưa vào bằng cách khuếch tán hoặc phún xạ, do đó tạo ra vùng loại p. Tiếp theo, các mesadiode có diện tích tiếp giáp pn nhỏ được tạo ra bằng cách xử lý cơ học hoặc khắc. Tấm sau đó được cắt.

Các thông số của mesadiodes cũng giống như các thông số của điốt xung, tức là Tôi tối đa imp pr, bạn arr. thêm vào. , C, t đông, t miệng.

ĐÈN ĐƯỜNG HẦM



Nếu có nồng độ tạp chất cao trong chất bán dẫn, điều này sẽ dẫn đến sự bẻ cong các dải năng lượng. Trong trường hợp này, một đường hầm xuất hiện qua đó các hạt mang điện di chuyển từ vùng hóa trị sang vùng dẫn.

Nếu không có điện áp bên ngoài đặt vào diode đường hầm thì tổng dòng điện qua điểm nối p-n bằng không.



Phần từ O đến A là phần có hiệu ứng đường hầm rõ rệt (lên tới xấp xỉ 0,2 V). Đoạn AB, khi điện áp tăng lớn hơn U 1, các vùng năng lượng càng bị uốn cong nhiều hơn, dẫn đến dòng điện hiệu ứng đường hầm giảm (U 2 xấp xỉ bằng 0,4 - 0,6 V).

Khi điện áp tăng thêm (phần BC), quá trình khuếch tán bắt đầu, giống như trong một diode thông thường.

Phần AB là điện trở vi sai âm, cho phép sử dụng hiệu ứng đường hầm trong các mạch khuếch đại, máy phát điện tử và thiết bị chuyển mạch xung (bộ đa hài, bộ kích hoạt, v.v.), nhưng công suất của các điốt như vậy thường thấp.

Tham số: I max /I min »5, I max tức là , tôi tôi tức là. , - r, U 1(max i.e.) , U 2(min i.e.) , DU - thay đổi điện áp trong quá trình kết nối trực tiếp, khi dòng điện tối đa của hiệu ứng đường hầm trở nên bằng với dòng khuếch tán.

VARICAPE





Varicap là một diode bán dẫn có điện dung được điều khiển. Để mô tả hoạt động của một biến tần, đặc tính điện dung-điện áp được sử dụng, tức là sự phụ thuộc của điện dung vào điện áp đặt vào.

Đặc tính này là phi tuyến và chỉ một phần của nó được sử dụng khi bật diode trở lại. Khi điện áp ngược U đảo ngược giảm thì điện dung tăng, tức là. trong một varicap, một điện dung rào cản được sử dụng.



Thông số Varicap: C max, C max /C min ³10.

Varicaps được sử dụng trong các thiết bị chọn lọc, ví dụ như trong mạch dao động song song.

Có phần - không cho thành phần DC đi vào mạch.

Bằng cách thay đổi điện áp, do đó chúng ta thay đổi điện dung của biến thiên và do đó, tần số cộng hưởng viền. Trong máy thu có AFC, varicap được sử dụng.

KÝ HIỆU

D9A - diode tần số cao, công suất thấp.

Ở đây D - có nghĩa là diode, 9 - series, A - tính năng của các thông số điện. TRONG trong trường hợp này D9A - diode gecmani.

KD220 K - diode silicon, dòng 220.

Một sự tương tự của chỉ định này là 2D220. Chữ số đầu tiên ở đây có nghĩa là 1 - germanium, 2 - silicon, 3 - gallium arsenide.

TRANSISTOR lưỡng cực

Transistor là một thiết bị chuyển đổi điện có hai hoặc nhiều điểm nối pn. Có hai loại bóng bán dẫn: loại n-p-n và loại p-n-p.



Bộ phát là khu vực có nồng độ hạt mang điện rất cao. Vùng ở giữa - vùng bazơ - có loại độ dẫn điện khác, nồng độ chất mang trong đó thấp hơn nhiều so với nồng độ ở vùng phát, tức là. giống như điốt, đế có điện trở cao.

Bộ thu tách các sóng mang từ đế dưới tác động của điện áp bên ngoài. Nồng độ chất mang trong bộ thu cao nhưng thấp hơn một chút so với trong bộ phát.

Nếu một điện áp được đặt vào bóng bán dẫn tới điểm nối bộ phát theo hướng thuận và đến điểm nối bộ thu theo hướng ngược lại, với E đến >>E e, thì điểm nối bộ phát sẽ trở nên hẹp hơn, điện trở của nó giảm và điện tích phun vào sóng mang từ bộ phát đến cơ sở bắt đầu.

Tiếp giáp của bộ thu được đóng lại với các hạt mang điện đa số, nhưng vì các electron trong bazơ là các hạt mang điện thiểu số, dưới tác động của điện áp bộ thu E k, chúng truyền vào bộ thu và tạo ra mạch ngoài Ik hiện tại - dòng thu.

Do đó, dòng điện của bộ phát chạy trong mạch ngoài của bộ phát, bằng:

Tôi e = Tôi k + Tôi b

Hơn nữa, như phép tính gần đúng đầu tiên, chúng ta có thể giả sử rằng I e = I k, bởi vì Dòng cơ sở Ib rất nhỏ. Trong các bóng bán dẫn thực tế, có rất ít hạt mang điện trong bộ phát, đế và bộ thu. Do đó, dòng điện mang điện tích thiểu số của bộ thu I o, hoặc dòng nhiệt, chạy qua một điểm nối bộ thu kín, tức là.

Tôi e =I k + I o



Trong sơ đồ, bóng bán dẫn được ký hiệu như sau

Đối với một bóng bán dẫn, điều quan trọng là phải biết mối quan hệ giữa dòng điện đầu vào I vào và dòng điện đầu ra I ra, từ đó đưa ra hệ số truyền dòng điện. Trong mạch có cơ sở chung (ví dụ của chúng tôi), đây là a - hệ số truyền dòng điện hoặc hệ số truyền dòng điện bộ phát.

Nó bằng a = I k /I e "(0,96 - 0,999) - trong các bóng bán dẫn thực, tức là. một mạch điện có một đế chung không khuếch đại dòng điện vì Một<1.

BA SƠ ĐỒ KẾT NỐI TRANSISTOR



Sơ đồ kết nối với một cơ sở chung. Ở đây đế là điện cực chung cho đầu vào và đầu ra.

Tôi vào = tôi e, tôi ra = tôi k

U in = U eb, U out = U kb

Mạch phát chung.

Tôi vào = tôi b, và tôi ra = tôi k

U vào = U e U out = U e

Mạch có cực góp chung.

Tôi vào = tôi b, tôi ra = tôi e

U vào = Ubk U out = U eq

Các mạch phổ biến nhất là những mạch có một đế chung và một bộ phát chung.

ĐẶC ĐIỂM VOLTAPER CỦA TRANSISTOR



Chúng ta hãy xem xét một họ các đặc tính dòng điện-điện áp đầu vào và đầu ra, mặc dù cũng có các đặc tính nhất thời và phản hồi của đặc tính dòng điện-điện áp.

Đặc tính dòng điện-điện áp đầu vào của bóng bán dẫn trong mạch kết nối có đế chung là sự phụ thuộc của dòng điện đầu vào vào điện áp đầu vào Iin = f(Uin) với Uout = const hoặc cách khác

I e = f(U eb) tại U kb = const.



Đây là đặc điểm của mối nối bộ phát mở. Đặc tính dòng điện-điện áp bị ảnh hưởng bởi điện áp tại điểm nối p-n của bộ thu. Điện áp trên nó càng cao thì đặc tính dòng điện-điện áp đầu vào của bóng bán dẫn càng dịch chuyển về bên phải. Điều này xảy ra như là kết quả của sự điều chỉnh độ dày cơ sở. Nếu đế giảm độ dày thì điện trở của nó tăng.

Đặc tính dòng điện-điện áp đầu ra là sự phụ thuộc của dòng điện đầu ra vào điện áp đầu ra Iout = f(Uout) tại Iin = const. Nhóm đặc tính đầu ra là đặc điểm của tiếp giáp p-n cực góp kín.

Ở đây Iko là dòng bão hòa của bộ thu nhiệt.

Khi dòng điện đầu vào tăng thì dòng điện đầu ra cũng tăng tỷ lệ thuận (I e4 > I e3 > I e2 > I e1 > 0). Dòng điện thu đầu ra thực tế không phụ thuộc vào điện áp đầu ra U kb.

Phạm vi giá trị điện áp ở U kb kb = 0 dòng điện thu trong mạch đầu ra là do sự hiện diện của điện trường của đế có điện trở cao, hiệu điện thế của nó tương tự như hiệu điện thế của điện trở đã xét trước đó tiếp giáp p-n.

CÁC THAM SỐ SCHEME VỚI MỘT CƠ SỞ CHUNG



tại U KB = const. r e - điện trở vi sai của điểm nối bộ phát.

Kháng khuếch tán cơ sở

Điện trở thể tích của bazơ (phụ thuộc vào nồng độ chất mang trong bazơ)



tại I e = const. rk là điện trở vi sai của điểm nối bộ thu.



Đây là hệ số phản hồi điện áp.

Lưu ý rằng tỷ lệ phản hồi là tỷ lệ giữa điện áp đầu vào và điện áp đầu ra. Tỷ lệ của điện áp đầu ra với điện áp đầu vào là hệ số truyền thuận (hoặc mức tăng?)

tại U kb = const - đây là hệ số truyền dòng điện một chiều.



SƠ ĐỒ ĐIỆN TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA TRANSISTOR

Thông thường mạch tương đương được sử dụng trên dòng điện xoay chiều. Ở đây C e là điện dung khuếch tán của tiếp giáp p-n bộ phát; nó thường bị bỏ qua.

mU kb - máy phát điện hiện tại (điện áp?) tương đương.

mU kb = U eb

B’ là điểm trong của đáy.

r b = r' b + r" b

m = (10 -3 - 10 -5) - do đó, trong các bóng bán dẫn thực, nó bị bỏ qua.

Mạch đầu ra bao gồm rk, điện dung rào cản Ck và một máy phát dòng điện tương đương aI e = Ik Không thể bỏ qua điện dung rào cản Ck, bởi vì. Điện trở của điểm nối bộ thu r tới cao. Kết quả là mạch điện tương đương của bóng bán dẫn được đơn giản hóa.

Các thông số r e, r b, r k, C k đều có trong sách tham khảo.

ĐẶC ĐIỂM VOLTAPER CỦA MẠCH PHÁT PHÁT CHUNG

Đặc tính đầu vào là sự phụ thuộc của dòng điện nền vào điện áp giữa nền và bộ phát I b = f (U b e) tại U k e = const. Đây là những đặc điểm của một ngã ba pn mở.

Ở điện áp nhỏ hơn 0,3 V, dòng điện ngược Io chạy trong mạch cơ sở. Khi điện áp giữa bộ thu và bộ phát Uke ngày càng tăng, đặc tính sẽ dịch chuyển sang trái, tức là. giá trị của dòng điện đầu vào được chỉ định xuất hiện ở điện áp cực phát U thấp hơn, bởi vì một phần điện áp Uke cũng được đưa vào điểm nối bộ phát.

Đặc tính dòng điện-điện áp đầu ra là sự phụ thuộc của dòng điện cực thu đầu ra vào điện áp đầu ra, tức là. trong trường hợp này I c = f(U b e) với dòng điện cơ sở đầu vào không đổi I b = const. Đây là những đặc điểm của tiếp giáp p-n Collector kín.



Đồng thau là dòng điện bão hòa trong mạch có bộ phát chung. Đây là số 0 thông qua dòng thu, nó chạy qua toàn bộ bóng bán dẫn.

Khi dòng điện đầu vào tăng thì dòng điện đầu ra cũng tăng (I b4 > I b3 > I b2 > I b1 >0). Hơn nữa, dòng điện đầu vào càng lớn thì sự phụ thuộc của dòng điện Ik vào điện áp đầu ra Uke càng lớn.



Đối với các thông số của mạch tương đương, điều quan trọng là phải biết mối quan hệ giữa dòng điện đầu vào và đầu ra. Bằng cách tương tự với mạch cơ sở chung, chúng ta có thể tưởng tượng mạch tương đương sau. Ở đây các tham số r b, r e, r k, C k giống như trong sơ đồ có cơ sở chung, nhưng kế hoạch này không thuận tiện, bởi vì không có mối liên hệ nào giữa dòng điện đầu vào I b và dòng điện đầu ra I c. Bạn có thể viết.

I e = I k + I b Từ sơ đồ có cơ số chung I k = aI e + I k, ta thay thế biểu thức trước vào biểu thức này, khi đó

I k = aI e + aI b + I k và từ đây chúng ta có được

Và a là hệ số truyền dòng điện trong mạch có một đáy chung, khi đó

b là hệ số truyền từ thông trong mạch có bộ phát chung.