ΗΜΙΑΓΩΓΑ ΥΛΙΚΑ: ΘΕΩΡΙΑ-ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΗΜΙΑΓΩΓΑ ΥΛΙΚΑ: ΘΕΩΡΙΑ-ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ Μέρος ο : Aρχές λειτουργίας των ημιαγωγικών διατάξεων Ενότητα 6 η : Διπολικό τρανζίστορ - κέρδος ρεύματος, απόκριση συχνότητας. Τρανζίστορ ετεροεπαφών (ΗΒΤ). Γεώργιος Λιτσαρδάκης Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Υπολογιστών

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς.

3 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

4 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ 6. Διπολικό τρανζίστορ: κέρδος ρεύματος, απόκριση συχνότητας. Τρανζίστορ ετεροεπαφών(ηβτ).

5 Περιεχόμενα ενότητας. Απόδοση εκπομπού.. Παράγοντας μεταφοράς της βάσης. 3. Κέρδος ρεύματος. 4. Γρονθοδιάτρηση. 5. Χρόνος διέλευσης της βάσης. 6. Συχνότητα αποκοπής. Ημιαγωγά Υλικά : Θεωρία - Διατάξεις 5

6 κέρδος ρεύματος α dc = γα Τ Μ = κέρδος ρεύματος κοινού εκπομπού γρονθοδιάτρηση (punch-through), όταν η W B μηδενιστεί, για (διαφορετικά διάτρηση της επαφής συλλέκτη) m V BC V br L W E B ) / ( a -a a β dc ) / ( m br BC dc V V L W E B β B DB BC en V m br BC dc V V L W E B β ) / (

7 χρόνος διέλευσης της βάσης Απεικόνιση ροών ρευμάτων σε τρανζίστορ pnp. Πηγή: Faculty of Engineering at Kiel University, Germany - H. Föll (Semiconductor - Script) τ B W 0 dx υ( x) W D B pb

8 Απόκριση συχνότητας Η συχνότητα επιδρά κυρίως στον παράγοντα μεταφοράς της βάσης α Τ = /cosh(w B /L B ), μεταβάλλοντας το ενεργό μήκος διάχυσης L ac =L dc / (+iωτ p ) (αν γ=) α ac α Τac = Με W<<L, α ac α dc /[+(iω/ω c )] όπου ( W / L ω c = L²/W²τ p = D²/W² = /τ Β ) W ( i ) / ac p L dc

9 Υψηλή έγχυση, όταν η V BE αυξηθεί πολύ: Μειώνεται η απόδοση εκπομπού γ Αυξάνεται ο παράγοντας μεταφοράς α Τ επομένως μειώνεται το κέρδος ρεύματος α dc μειώνεται ο χρόνος διέλευσης τ Β. επομένως αυξάνεται η συχνότητα αποκοπής Ρεύμα μετατόπισης field assisted diffusion Σε υψηλή έγχυση ή με προφιλ διάχυσης αντίσταση της βάσης - "συνωστισμός ρεύματος"

10 Εξέλιξη των τρανζίστορ First high-performance silicon transistor (npn mesa technology), model N697 from Fairchild Semiconductor, 958 (at $00, in 960 $8.50). The product number is still in use (now $0.95)

11 Εξέλιξη των τρανζίστορ W E (μm) 3 0,8 W B (μm) 0,3 0,07 f T (GHz) 30

12 ετεροδομές.ενεργειακές στάθμες σε διαφορετικούς τύπους επαφών p-n Πηγή: Quantum dot nanoscale heterostructures for solar energy conversion Rachel S. Selinsky,a Qi Ding,a Matthew S. Faber,a John C. Wrighta and Show Affiliations Chem. Soc. Rev., 03,4, DOI: 0.039/CCS35374A Received 0 Sep 0, First published online Dec 0 Song Jin*a

13 HeteroBipolar Transistor Ενεργειακές Στάθμες σε τρανζίστορς. Πηγή: The Ohio State University, Hetero-Junction Bipolar Transistor by Adam Jacobs Μεγαλύτερο το φράγμα για τις οπές από τη βάση στον εκπομπό μειώνεται το Ι pb αυξάνεται η απόδοση εκπομπού γ Ισχυρότερη πρόσμιξη στη βάση μεγαλύτερο κέρδος ρεύματος και μεγαλύτερη συχνότητα αποκοπής (InP/InGaAs 30 GHz, SiGe >80GHz.) Ψηλότερη θερμοκρασία λειτουργίας για μεγαλύτερο Eg στον εκπομπό

14 Σημείωμα Αναφοράς Copyright, Λιτσαρδάκης Γεώργιος. «Ημιαγωγά Υλικά: Θεωρία Διατάξεις» Έκδοση:.0. Θεσσαλονίκη 05. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση:

15 Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά - Παρόμοια Διανομή [] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. []

16 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Τέλος ενότητας Επεξεργασία: Καρανάσιος Νικόλαος Θεσσαλονίκη, 05