Реферат: Физико-топологическая модель интегрального биполярного п-р-п-транзистора

V_tn , V_tp — тепловые скорости электронов и дырок;

D_{п пов} — коэффициент диффузии электронов на поверхности пассивной базы;

τ_{п пов} — время жизни электронов на поверхности пассивной базы;

Р_э — периметр эмиттера.

Параметры N_t , S_n , S_p , V_tn , V_tp не зависят от топологических размеров и профиля легирования. Коэффициент D_{п пов} и время τ_{п пов} слабо зависят от концентрации акцепторов на поверхности. Кроме того, следует заметить, что ток I_бр в отличие от других составляющих тока базы пропорционален не площади, а периметру эмиттера. Последнее обстоятельство необходимо учитывать при анализе зависимости коэффициента передачи тока от топологических размеров эмиттера.

Рекомбинационная составляющая тока базы I_бр-п согласно (1) находится из выражения

(24)

где — времена жизни электронов и дырок в ОПЗ р-п-перехода эмиттер-база.

Времена τ_по и τ_ро уменьшаются с ростом концентрации легирующих примесей в ОПЗ.

На рис.2 приведены графики зависимостей всех рассмотренных токов от напряжения U_бэ , построенные для типичных значений электрофизических параметров (1), определяющих значения этих токов.

Рис. 2. Графики зависимостей:

а ‑ токов I_к , I_би , 1_{б n} , 1_{б p - n} , от напряжения U_бэ ;

б ‑ коэффициента передачи тока от коллектора

Следует отметить, что рекомбинационные токи слабее зависят от напряжения база-эмиттер, что учитывается коэффициентом два в знаменателе экспоненциальных множителей выражений (23) и (24).

С учетом (6) и графиков, приведенных на рис.2,а, можно построить график зависимости В_ст (I_к ), представленный на рис.2,б.

Сильная зависимость коэффициента передачи тока от тока коллектора имеет место в диапазоне рабочих токов коллектора БТ. Поэтому при проведении исследований зависимости коэффициента В_ст (I_к ) от конструктивно-технологических параметров необходимо поддерживать ток I_к постоянным, что обеспечивается соответствующим изменением напряжения прямого смещения на p-n-переходе база эмиттер U_бэ . Напряжение U_бэ , обеспечивающее заданный ток I_к , с учетом принятого ранее допущения I_э = I_к и соотношения (21) может быть рассчитано по формуле

(25)

Из выражения (25) следует, что при увеличении I_эо , которое может произойти при изменении конструктивно-технологических параметров БТ (при проведении соответствующих исследований), напряжение U_бэ .уменьшится, что приведет к уменьшению составляющих тока базы.

Граничная частота усиления БТ согласно (1) определяется выражением

, (26)

где - постоянная цепи заряда барьерной емкости p-n-p-перехода база-эмиттер С_бэ ;

- время пролета через квазинейтральную базу;

- постоянная цепи заряда барьерной емкости p-n-p перехода коллектор-база С_кб.

Барьерная емкость С_бэ , состоит из двух параллельно включенных емкостей донной и боковой частей p-n-перехода база-эмиттер:

С_бэ = С_бэдон + С_бэбок , (27)

где С_бэдон =εε₀ ·z_э ·Lэ/l_бэ (x_э ) – емкость донной части p-n-перехода база-эмиттер;

С_бэбок = - емкость боковой части p-n-перехода база-эмиттер;

Поскольку ширина ОПЗ зависит от концентрации легирующей примеси в p-n-переходе, а она в боковой части p-n-перехода изменяется по глубине, то С_бэбок также зависит от глубины и с учетом двухмерного распределения донорной примеси может быть определена из выражения