Главная | Обратная связь

Переходные процессы для высокого уровня инжекции

Рис.4. Переходные процессы при включении диода (высокий уровень инжекции):

а – входной импульс; б – форма изменения напряжения на р-nпереходе; в – форма изменения напряжения на базе; г – форма изменения выходного напряжения.

В момент времени t₁ ( рис.4,б ) начинается инжекция дырок в базу, напряжение на p-n переходе U_pn увеличивается и стремится к контактной разности потенциалов φ_0, составляющей 0,2-0,3 В для германиевых диодов и 0,6-0,8 В для кремниевых.

Падение напряжения на сопротивлении базы U_Б0 в начальный момент времени t₁ может быть достаточно велико. Сопротивление базы в этот момент времени определяется лишь ее геометрическими размерами и удельным сопротивлением исходного полупроводника ρ_Б (немодулированное сопротивление базы r_Б0). По мере протекания прямого тока в областях, примыкающих к p-nпереходу, на расстоянии порядка одной-двух диффузионных длин концентрация подвижных носителей заряда увеличивается. Тогда уменьшение удельного сопротивления этой части базы приводит к снижению полного сопротивления базы до величины r_БМ (модулированное сопротивление базы). При этом уменьшается падение напряжения на сопротивлении базы, как показано на рисунке 4,в. Выброс напряжения при скачке тока указывает на индуктивный характер входного сопротивления диода.

Форма изменения полного напряжения на диоде U_д=U_pn+U_Б для высокого уровня инжекции показана на рисунке 4,г. Распределение дырок в базе диода в различные моменты времени после приложения прямого тока показано на рис. 2.

При выключении импульса тока в момент времени t₂ величина U_Б практически мгновенно уменьшается на величину U_БМ = I_пр r_БМ, т.е. становится равной нулю (рис.4,в). Точно на такую же величину I_пр r_БМ уменьшается напряжение на диоде (рис.4,г).

Н

*

аp-nпереходе еще в течение некоторого времени сохраняется напряжение, соответствующее прямому току через диод и называющееся послеинжекционным. Его наличие объясняется тем, что распределение дырок в базе диода мгновенно измениться не может, поэтому величина U_pn в момент выключения тока не изменяется. Избыточные дырки в базе на границе с p-nпереходом постепенно рекомбинируют, концентрация их около p-nперехода уменьшается, что приводит к уменьшению величины U_pn. Спад послеинжекционного напряжения во времени (рис. 4,г) описывается линейной зависимостью, если цепь диода после прохождения тока разомкнута:

Если после окончания импульса прямого тока диод оказывается замкнутым на сопротивление конечной величины, то спад послеинжекционного напряжения происходит быстрее. Под действием остаточного напряжения по цепи будет протекать ток обратного направления, величина которого тем больше, чем меньше сопротивление нагрузки в цепи диода. При этом часть накопленных дырок покидает базу диода и процесс возвращения его в равновесное состояние заканчивается быстрее, чем в том случае, когда накопленный заряд убывает только вследствие рекомбинации. Однако формула (*) остается справедливой для начальной части изменения напряжения на переходе.