Мощные биполярные транзисторы и каскады Дарлингтона

May 29, 2015 by admin Комментировать »

Мощный биполярный транзистор является прибором с вертикальной структурой: с коллектором на подложке и выводами базы и эмиттера сверху (рис. 2.7) [15].

Коллектор транзистора имеет две области: слаболегированную rr-область и сильнолегированную подложку (рис. 2.1а). rr-область коллектора легируется слабее, чем область базы, для того чтобы заставить ОПЗ коллекторного перехода расширяться главным образом в коллектор, а не в базу.

Когда транзистор включен (насыщен), вся rr-область находится в состоянии высокой инжекции, и ток в ней проходит благодаря механизму дрейфа. По этой причине rr-область называют дрейфовой областью. Этой области в обычном (маломощном) транзисторе нет. При насыщении транзистора проводимость гг-области частично изменяется. Происходит инверсия проводимости. Следовательно, у мощного биполярного транзистора можно наблюдать четыре режима работы: насыщения, квазинасыщения, активный и отсечки (рис. 2.16). Ток базы мощного транзистора должен быть достаточно большим для ускорения процессов переключения.

Рис. 2.7. Эскиз структуры (а) и выходная вольт-амперная характеристика (б) мощного п-р-п-транзистора

При выключении транзистора необходимо значительное время для устранения избыточных зарядов неосновных носителей сначала из коллектора, а затем из области базы.

Для ускорения процесса выключения биполярного транзистора часто подают импульс отрицательного напряжения на базу. Для ускорения процесса выключения в процессе изготовления кристалла базу легируют очень сильно в ущерб коэффициенту усиления β.

Обычно коэффициент усиления мощного биполярного транзистора β (или /*21э) составляет — от 5 до 20. Это связано с тем, что концентрация примеси в базе мощного биполярного транзистора делается очень высокой для снижения величины омического сопротивления базы. Низкое базовое сопротивление, полученное из-за высокой концентрации примеси, существенно ускоряет процессы переключения, но сильно снижает величину β. Для увеличения β используют включение биполярных транзисторов по схеме Дарлингтона (составной транзистор) [16].

Рис. 2.8. Электрическая схема каскада Дарлингтона

Поскольку ток эмиттера транзистора Т1 (рис. 2.8) фактически является током базы транзистора Т2, то суммарный коэффициент усиления такой структуры определяется выражением:причем:

если βτι = βΎ2 = 5, то β = (5 + 1) 5 = 30; если βτι = βΎ2 = 20, то βΣ = (20 + 1) 20 = 420.

Рис. 2.9. Структура каскада Дарлингтона

На рис. 2.9 представлен эскиз полупроводниковой структуры каскада Дарлингтона.

Источник: Белоус А.И., Ефименко С.А., Турцевич А.С., Полупроводниковая силовая электроника, Москва: Техносфера, 2013. – 216 с. + 12 с. цв. вкл.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты