Пояснення до розмірності Ом-□.
R = ρ ∙ l / S = ρ ∙ l / (a ∙ d), де l – довжина, а – ширина, d – товщина шару. При цьому якщо a = l, то питомий опір плівки квадратної форми R = ρ / d і виражається в одиницях її Ом. м, а Ом/□. Це поздовжній опір поверхневого шару квадратної форми.
Паразитні параметри.
До паразитних параметрів належить.
1. Паразитна ємність p-n переходу колектор-підкладка (Ck-п). Ця ємність разом із опором колекторного шару (rкол) утворює R-C-ланцюг, підключений до активної області колектора, що знижує швидкодію транзистора. І істотно впливає на роботу транзистора в імпульсному режимі.
t = t0 + (Ck + Ck-п) ∙ (R + rкол) - час включення, де t - час спрацьовування транзистора, t0 - час дрейфу не основних носіїв заряду (прольоту електронів) через базу, Ck - ємність переходу колектор-база , Ck-п - ємність переходу колектор-підкладка, R-зовні опір в колі колектора, rкол-опір колекторного шару.
2. Паразитний p-n-p транзистор, утворений пасивною областю бази, областю колектора та частиною підкладки, розташованої під пасивною областю бази.
Якщо основний n-p-n транзистор працює в активному режимі (а ктивний режим – на колектор подається зворотна напруга, на p-n-перехід база-емітер пряме), то паразитний транзистор знаходиться в режимі відсікання і не впливає на роботу основного . В цьому випадку на погіршення параметрів впливає лише Ck-п.
Але якщо основний транзистор перебуває в інверсному режимі чи режимі насичення (подвійний інжекції), то паразитний транзистор перебуває у активному режимі, отже, частина базового струму основного транзистора йде підкладку. Внаслідок цього зростає споживана потужність під час роботитранзистора у ключовому режимі.
В активному режимі роботи транзистора погіршує його параметри лише ємність переходу колектор-підкладка, в якій можна виділити дві складові: ємність бічної поверхні (Сбок. ст.) та ємність донної частини p-n переходу колекторний шар підкладка (Cдна).
Cк-п = Cдна + Сбок. ст. при чому Cдна 2 . Суд (ст) ≈ 250 пФ/мм 2 . Так як концентрація домішки в міру наближення до поверхні збільшується, то зменшується товщина збідненого шару p-n переходу: Uкр - контактна різниця потенціалів на p-n переході, N * = Nd NA / Nd + NA. Розмір L * визначає величину бар'єрної ємності p-n переходу C = εε0S/L, ємність збільшується при зменшенні N * . А оскільки концентрація домішок на бічних частинах транзистора істотно вища, ніж на донній частині, то це і зумовило використання комбінованого способу ізоляції елементів інтегральних схем.
4.1.2.3. Робота n-p-n транзистора у ключовому режимі
Базовим елементом цифрових інтегральних схем є логічний вентиль (цифровий інвертор). Основою цифрових логічних схем є ключ.
Робочими станами транзистора у ключовому режимі є:
- Режим подвійної інжекції (насичення).
Транзистор в процесі роботи переходить з одного стану в інший, що відповідає двом станам пристрою, що перемикає: «включено» і «вимкнено».
Режим відсічки спостерігається тоді, коли на вхід подається напруга менше ніж необхідно, для того щоб відкрився p-n перехід емітер-база (Uвх Uвх (порогове)), таке, що забезпечує швидке зростання базового (Iб) і колекторного (Iк) струмів . Максимальне значення колекторного струму (Iк (мах)) визначається опором навантаження в колі колектора (Rн) та напругоюджерела живлення (Uп). Iк (мах) = (Uп – Uк (нас)) / Rн де Uк (нас) – напруга на колекторі в режимі насичення (подвійна інжекція). Режиму насичення відповідають: область "В" на вхідній характеристиці і точка "В" на вихідній характеристиці.
У ключовому режимі транзистор тривалий час працює тільки у двох режимах: подвійний інжекції та відсікання, а нормальний активний режим є проміжним при переході з одного стійкого стану до іншого. Час переходу має бути дуже малим. І що швидше відбувається цей перехід, то краще властивості ключа. Пов'язано це з тим, що «левова» частка потужності виділяється в транзисторі лише протягом переходу з відкритого стану до закритого та назад (на ділянці характеристики, що відповідає активному режиму роботи транзистора). Крім того, чим швидше відбуватиметься перемикання, тим вищою буде швидкодія інвертора.
Якщо про ключ говорити формально, як про логічний елемент, то можна сказати, що на вхід подають імпульси логічного "0" або "1".
Якщо на вхід подають імпульси логічного «0», то емітерний перехід закритий, транзистор знаходиться в режимі відсікання і його внутрішній опір набагато більший за опір навантаження. Тоді на виході високий рівень напруги логічна одиниця «1».
Якщо на вході логічна одиниця "1" (напруга, що відкриває транзистор), то потрапляємо в точку В - режим насичення (подвійний інжекції), опір транзистора мало, і на виході маємо логічний "0". Цей елемент є логічним елементом «НЕ».