Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1960, H. 5 - Halvledarkomponenter, av Per Olof Leine och Gunnar Markesjö
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
/ ca 10’/. per’C för Ge
t
/
Fig. i. Diodkurva; a avvikelser från idealfallet, b
temperaturberoende,––ideal kurva 1 = I0
(eüV—1)1 .- verklig kurva. Märk att skalorna
är olika på positiva och negativa axlarna.
Tu är referenstemperatur och c är en konstant
(ca 0,09 för germanium och ca 0,14 för kisel
vid rumstemperatur).
Då energigapet Eg är större för kisel än för
germanium, blir I0 lägre för kisel. Även om I0
kan vara försumbart liten vid kisel, kommer
framkarakteristikan att förskjutas med
temperaturen, fig. 4 b.
Transistorn
En transistor är uppbyggd av en kristall, som
innehåller tre halvledarområden, skilda åt
genom pn-övergångar, fig. 5. De yttre områdena
är starkt dopade medan det mittersta är svagt
dopat och mycket tunt. I vila, då inga
spänningar pålagts elementet, inställer sig
potentialen på de tre områdena, emitter, bas och
kollektor, så att de översta delarna på
laddningarnas energifördelning exakt passar ihop. Ingen
nettoström flyter genom elementet, varken i
valens- eller i ledningsbandet, fig. 5.
Om emitter-basspänningen hålles oförändrad
(Ue =0) och kollektorn polariseras negativ, fig.
6, kommer strömmar att flyta. Den
huvudsakliga strömmen kommer att gå i valensbandet.
Liksom i tidigare figurer har valensbandet
placerats överst, trots att det i kristallen i
verkligheten ligger djupare än ledningsbandet; detta
för att positiv potential skall bli riktad uppåt
enligt gängse standard. Tills vidare skall vi
begränsa oss ocli enbart betrakta
huvudströmmen i valensbandet, för att senare göra bilden
fullständig genom att ta med diverse
bifeno-men som ger upphov till mindre strömmar.
Genom att kollektorn har förts ned till
negativ potential, kan ingen laddningstäthet av hål
existera omedelbart intill kollektorn. Alla hål
vid randen till kollektorn faller ned till denna.
I emittern ändras ej laddningsfördelningen.
Emittern förlorar visserligen hål, som går in
i basens valensband, men emittern innehåller
en mycket stor mängd, och den får nytillskott
av hål från emitteranslutningen.
Energifördelningen av hål i basens valensband blir alltså
oförändrad vid emittersidan, emedan den stora
håltätheten i emittern inte påverkas nämnvärt.
Transporten av hål genom basen i
valensbandet sker genom diffusion, ty som senare skall
visas, är basen fältfri. Då vi till en början
bortser från de små strömmarna antas ingen
hålförlust ske i basen (dvs. rekombinationen
försummas). Detta betyder, att den ström, som
emittern injicerar till basen, passerar
ograverad varje snitt genom basens valensband och
når kollektorn. Denna diffusionsström kan
tecknas
(4)
där Dp är diffusionskonstant, —q
elektronladdning, p håltäthet och A tvärsnittsarea.
Eftersom strömmen är konstant genom basen
och håltätheten är försumbar mot kollektorn,
kommer håltätheten p att växa linjärt från
kol-lektor mot emitter, fig. 6. Vid emittersidan är
håltätheten given, och således kan lv i ekv. (4)
lösas. I detta sammanhang är det emellertid
tillräckligt att konstatera att Ip och därmed—1k
är proportionell mot håltätheten vid basens
emittersida. Sänker vi nu basens potential i
förhållande till emittern med värdet Ve,
kommer håltätheten vid basens emittersida att öka
efter en exponentialfunktion eQuE. Detta
betyder att kollektorströmmen ökar i samma grad,
dvs.
I k = b
au
e e
(5)
Emilter
Kolleklor
För en överlagrad signal erhålles ett
motsvarande uttryck genom differentiering
tlektronenerqi
[-Ledningsband-]
{+Lednings-
band+}
Fig. 5. Laddningstäthet i olika delar av en transistor vid termisk balans
i grafisk framställning som i fig. 3; t.v. pnp-typ, t.h. npn-typ.
- A lK = — QlK ■ A UE = (Jm à UE
(6)
där gm = — QIK æ QIE är den ideala
transistorns branthet och IE är emitterström, som är
ungefär lika med — IK.
Ekvation (5) har fundamental betydelse för
transistorns arbete i det aktiva området, och
vi får anledning att återkomma till den vid
flera tillfällen.
Vi har här betraktat en ideal transistor såsom
spänningsstyrd på basen. Basspänningen
reglerar diffusionsströmmen från emitter till
kollektor, ungefär på samma sätt som en
dammlucka reglerar vattenflödet, om den höjes eller
sänkes.
83 TEKNISK TIDSKRIFT 1960 H. 5
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
