Расчет биполярного транзистора КТ501А - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника дипломная работа

Выбор материала для изготовления транзистора. Расчет полупроводниковой структуры, профиля легирования. Удельные поверхностные сопротивления базового и эмиттерного слоёв. Расчет импульсных характеристик. Технологические процессы при производстве прибора.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
a) полевые транзисторы с p-n переходами (называемые также канальными, или униполярными);
b) полевые транзисторы с изолированным затвором или чаще всего их называют как МДП-транзисторы.
Частным случаем МДП-транзистора является так называемый МОП-транзистор.
Кроме того, МДП-транзистор может изготовляться в двух вариантах [2]:
· МДП-транзистор с индуцированным каналом;
· МДП-транзистор со встроенным каналом.
У биполярного транзистора три электрода: эмиттер, база и коллектор. Ток на базе управляет током эмиттер-коллектор. В зависимости от внутренней структуры биполярные транзисторы бывают типа n-p-n или p-n-p. Они различаются полярностью включения в схему [2].
Таким образом, биполярный транзистор - это полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими р-n-переходами и тремя выводами [3]. В биполярном транзисторе используются одновременно два типа носителей зарядов - электроны и дырки (поэтому называется - биполярный).
Взаимодействие p-n-переходов в биполярных транзисторах сводится к возможности тока одного из переходов управлять током другого перехода. В зависимости от порядка их расположения различают p-n-p и n-p-n транзисторы [3].
К каждому из выпрямляющих переходов можно приложить прямое или обратное напряжение (смещение). На этом основаны три режима работы транзистора [3]:
1) режим отсечки - оба перехода смещены в обратном направлении, вследствие чего через транзистор проходят сравнительно небольшие токи;
2) режим насыщения - оба перехода смещены в прямом направлении, при этом через транзистор проходят сравнительно большие токи;
3) активный режим - один из p-n-переходов смещен в прямом направлении, а другой - в обратном направлении.
В режиме отсечки и режиме насыщения управление транзистором практически отсутствует, а в активном режиме, наоборот, осуществляется наиболее эффективно, причем транзистор может выполнять функции активного элемента электрической схемы (усиление, генерирование, переключение).
Включение транзистора считают нормальным, если на эмиттерном переходе напряжение прямое, а на коллекторном - обратное. Если же полярность противоположная, то включение считают инверсным [3].
Кроме вышеуказанных основных типов транзисторов существуют их разновидности. Среди них можно отметить [2]:
· фототранзистор. Это разновидность биполярного транзистора, имеющего два вывода - эмиттер и коллектор. Ток, протекающий по цепи эмиттер-коллектор управляется светом, попадающим в область базы;
· транзистор Шоттки. Его можно рассматривать как комбинацию диода Шоттки и биполярного транзистора;
· многоэлектродные транзисторы (например многоэмиттерные);
· лавинные транзисторы (разновидность биполярного транзистора);
· IGBT-транзистры (их можно рассматривать как комбинацию МДП-биполярный транзистор);
· супер-бэта-транзисторы (дрейфовые транзисторы). Хотя эту разновидность биполярного транзистора можно отнести к технологической;
· точечные транзисторы. Их тоже можно отнести к технологической разновидности, но последний имеет особенности основных характеристик.
Среди всех вышеуказанных типов и их разновидностей не все являются равноупотребительными на практике, мало того - точечные транзисторы - это давно «вымершие мамонты» (кстати, именно эта разновидность транзисторов была открыта первыми). Практически полностью вытеснен из употребления в современных схемах однопереходный транзистор. Стал вымирающим и униполярный транзистор (был изобретён раньше, чем МДП), сильно сдал свои позиции биполярный транзистор. Но он пока является непревзойдённым (по крайней мере в серийных образцах) в силовой технике и на высоких частотах по сравнению с МДП, но по высокочастотным свойствам на порядок уступает нанолампам (0,47 ТГц).
Выпускаемые промышленностью дискретные биполярные транзисторы классифицируют обычно по двум параметрам: по мощности и частотным свойствам. По мощности они подразделяются на маломощные (P max < 0,3 Вт), средней мощности (0,3 Вт < P max < 1,5 Вт) и мощные (P max > 1,5 Вт) [3]. По частотным свойствам - на низкочастотные (f гр < 0,3 МГц), средней частоты (0,3 МГц < f гр < 3 МГц), высокой частоты (3 МГц < f гр < 30 МГц) и сверхвысокой частоты или СВЧ-транзисторы (f гр > 30 МГц) [4].
Для расчета был взят биполярный p-n-p транзистор КТ501А. Даны следующие электрические параметры транзистора [5]:
· граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером не менее 5 МГц
· постоянная рассеиваемая мощность коллектора 0,35 Вт.
Из технических характеристик видно, что данный транзистор является маломощным, высокочастотным. Предназначен для работы в усилителях низкой частоты, операционных и дифференциальных усилителях, преобразователях, импульсных схемах. Выпускается в металлическом, герметичном корпусе с гибкими выводами. Масса транзистора не более 0,6 г.
Основным методом формирования транзисторных структур современных транзисторов является планарная технология. Транзисторы, выполненные по этой технологии, называют планарными. Одним из преимуществ планарной технологии является её универсальность, позволяющая на одном и том же оборудовании организовать производство различных по параметрам транзисторов путём изменения набора фотошаблонов и режимов диффузии примесей [4].
Места выхода p-n-переходов планарного транзистора на поверхность кристалла полупроводника оказываются под слоем диоксида кремния, который является хорошим диэлектриком. Он служит защитой поверхности кремния от внешних воздействий, повышая стабильность параметров и надёжность транзисторов. Для усиления защитных свойств слоя диоксида кремния сверху наносят тонкий слой легкоплавкого стекла [4].
Для уменьшения объёмного сопротивления коллекторной области транзистора формирование транзисторной структуры производят в тонком эпитаксиальном слое с относительно малой концентрацией примесей, нанесённом на низкоомную подложку с электропроводностью того же типа [4]. Эпитаксиальный слой - это монокристаллический материал, осаждённый на кристаллическую подложку, сохраняющий морфологию (структуру) этой подложки [6]. Например, при подложке и эпитаксиальном слое с электропроводностью p-типа, полученная структура транзистора p + -n-p-p + -типа имеет двухслойную коллекторную область, состоящую из высокоомной тонкой части эпитаксиального слоя и низкоомной подложки. Коллекторный переход, расположенный в высокоомном эпитаксиальном слое, имеет небольшую барьерную ёмкость и высокое пробивное напряжение. Транзисторы с такой структурой называют эпитаксиально-планарными [4]. Они составляют основную часть транзисторов массового производства.
- диффузионная длина дырок в эмиттере
- эффективная диффузионная длина дырок в эмиттере
- глубина залегания коллекторного перехода
- глубина залегания эмиттерного перехода
- толщина высокоомной области коллектора
- запас на окисление по толщине эпитаксиального слоя
- ширина базы, обеспечивающая граничную частоту
- координата начала электронейтральной базы
- координата конца электронейтральной базы
- координата конца ОПЗ в коллекторе
- минимально возможная длина эмиттерной полоски
- ширина металлизации эмиттерной полоски
- ширина кристалла без учёта дефектной области
- зазор между полосками металлизации базы и эмиттера
- координата границы ОПЗ в эмиттере
- площадь боковой поверхности эмиттерного перехода
- напряжение на p-n-переходе с учётом контактной разности потенциалов
- наибольшее обратное напряжение база-эмиттер
- напряжение коллектор-база, при котором определяется граничная частота
- напряжение пробоя коллекторного перехода
- максимальное напряжение коллектор-база
- напряжение насыщения коллектор-эмиттер
- напряжение насыщения эмиттер-база
- напряжение на эмиттерном переходе
- напряжение между коллектором и базой
- контактная разность потенциалов на коллекторном переходе
- контактная разность потенциалов на эмиттерном переходе
- эмпирическая константа, имеющая размерность потенциала
- ток коллектора, при котором определяется граничная частота
- ток коллектора, при котором определяется напряжение насыщения коллектор-база
- ток базы, при котором определяется напряжение насыщения коллектор-эмиттер
- ток коллектора, при котором определяется время включения транзистора
- ток базы, при котором определяется время включения транзистора
- ток полоски эмиттерной металлизации
- ток эмиттера, при превышении которого имеет место высокий уровень инжекции носителей в базу
- характеристический ток коллектора, обозначающий границу высокого и низкого уровней инжекции носителей в базу
- ток насыщения эмиттерного перехода при низком уровне инжекции
- электронная составляющая тока насыщения эмиттера при низком уровне инжекции
- сквозной ток переноса электронов через базу
- предэкспоненциальный множитель в выражении для тока рекомбинации в эмиттерном переходе
- ток базы, при котором происходит переход в режим насыщения
- ток базы, при котором определяется время выключения транзистора
- максимальная плотность тока эмиттера
- удельная ёмкость коллекторного перехода
- средняя ёмкость коллекторного перехода
- удельная ёмкость эмиттерного перехода
1) расчёт примесного профиля структуры транзистора;
2) приближённый расчёт статического коэффициента передачи тока базы;
3) расчёт толщины эпитаксиального (высокоомного) слоя коллектора;
4) проверка ширины базы на граничную частоту и прокол;
6) расчёт барьерных емкостей, сопротивлений слоёв и граничной частоты;
8) расчёт статического коэффициента передачи тока базы с учётом эффектов высокого уровня легирования и Кирка;
9) расчёт семейства выходных характеристик транзистора;
10) расчёт импульсных характеристик транзистора;
Проведём расчёт в среде MathCad кремниевого биполярного p-n-p транзистора КТ501А. Допустим, что он должен иметь следующие параметры [5]:
· Статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером при U кб = 1 В, I э = 30 мА равен 40.
· Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером f гр = 5 МГц.
· Напряжение насыщения коллектор-эмиттер при I к = 0,3 А, I б = 0,06 А не более 0,4 В.
· Обратный ток коллектора при не более 1 мкА.
· Ёмкость коллекторного перехода при U кб = 10 В не более 50 пФ.
· Ёмкость эмиттерного перехода при U бэ = 0,5 В не более 100 пФ.
Транзистор должен иметь следующие предельные эксплуатационные данные.
· Постоянное напряжение коллектор-база U кб = 15 В.
· Постоянное напряжение коллектор-эмиттер при R бэ <10 кОм, U кэ = 15 В.
· Постоянное напряжение база-эмиттер U бэ = 10 В.
· Импульсный ток коллектора I ик = 0,5 А.
· Постоянная рассеиваемая мощность коллектора - 0,35 Вт.
· Диапазон температур окружающей среды -60...+125 oС (213...398 К).
- диэлектрическая постоянная вакуума;
- диэлектрическая проницаемость кремния;
- собственная концентрация носителей в кремнии при 300 К;
- ширина запрещенной зоны при температуре Tn;
Введем значения параметров, которым должен соответствовать рассчитываемый транзистор в соответствии с заданием [5]:
- наибольшее обратное постоянное напряжение база-эмиттер;
- напряжение коллектор-база, при котором определяется граничная частота;
- максимальное напряжение на коллекторном переходе;
- ёмкость коллекторного перехода при = 5 В;
- постоянный ток коллектора, при котором определяется граничная частота;
- постоянный ток коллектора, при котором определяется напряжение насыщения коллектор-эмиттер;
- постоянный ток базы, при котором определяется напряжение насыщения коллектора-эмиттер;
- постоянный ток коллектора, при котором определяется время включения транзистора;
Биполярные транзисторы, режимы работы, схемы включения. Инверсный активный режим, режим отсечки. Расчет h-параметров биполярного транзистора. Расчет стоко-затворных характеристик полевого транзистора. Определение параметров электронно-лучевой трубки. курсовая работа [274,4 K], добавлен 17.03.2015
Свойства и возможности усилительных каскадов. Схема каскада с использованием биполярного транзистора, расчет параметров. Семейство статических входных и выходных характеристик. Расчет усилительного каскада по постоянному току графоаналитическим методом. контрольная работа [235,3 K], добавлен 03.02.2012
Рассмотрение синтеза структуры транзистора с использованием расчетных соотношений и параметров материалов, применяемых в производстве. Расчет кремниевых эпитаксиально-планарных транзисторов, их конструктивные и технико-эксплуатационные характеристики. курсовая работа [257,7 K], добавлен 21.09.2010
Экспериментальное определение характеристики биполярного транзистора в ключевом режиме, являющегося основой импульсных ключей. Измерение коэффициентов коллекторного тока с использованием мультиметра. Вычисление коэффициента насыщения транзистора. лабораторная работа [33,1 K], добавлен 18.06.2015
Описание характеристик транзистора. Построение практической схемы каскада с общим эмиттером. Выбор режима работы усилителя. Алгоритм расчета делителя в цепи базы, параметров каскада. Оценка нелинейных искажений каскада. Выбор резисторов и конденсаторов. курсовая работа [1,0 M], добавлен 03.03.2014
Исследование статических характеристик биполярного транзистора, устройство и принцип действия. Схема включения p-n-p транзистора в схеме для снятия статических характеристик. Основные технические характеристики. Коэффициент обратной передачи напряжения. лабораторная работа [245,9 K], добавлен 05.05.2014
Принцип действия и основные физические процессы в транзисторе. Дифференциальные коэффициенты передачи токов транзистора. Вольт-амперные статические характеристики и параметры. Методика снятия семейства статических характеристики биполярного транзистора. лабораторная работа [142,9 K], добавлен 08.11.2013
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Расчет биполярного транзистора КТ501А дипломная работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Курсовая Работа На Тему Гипоидные Передачи
Упражнения На Духовых Инструментах Реферат
Реферат: Схема территориального планирования ачхой-мартановского муниципального района чеченской республики положения о территориальном планировании
Чем Диплом Отличается От Курсовой
Доклад по теме Д.П. Григорович - создатель гидросамолета
Дипломная Работа На Тему Теоретические Основы Диагностики В Судебном Почерковедении
Контрольная работа: Международные перевозки. Понятие, виды, правовое регулирование
Книга: Печальный детектив
Реферат На Тему Политические Права И Свободы Человека: Виды, Содержание И Правовое Регулирование
Реферат: Добровольная сертификация в Российской Федерации
Сочинение О Чехове 4 Класс
Курсовая работа по теме Правовое регулирование работы внутренних войск Министерства внутренних дел Российской Федерации
Диссертация Подготовка Кадров Для Цифровой Экономики
Курсовая работа по теме Правила перевозки нефтепродуктов
Реферат по теме Социальное познание личности
Реферат: Квазари – сама вражаюча загадка астрофізики
Реферат: Психологический портрет эффективного руководителя 3
Реферат: Принципы статической организации
Реферат: Физика и физиология 4
Построение Системы Управления Качеством Проекта Курсовая
Перевод на русский язык глагольного бинома в различных его конструкциях - Иностранные языки и языкознание курсовая работа
Орнитофауна животноводческих комплексов европейской части России - Биология и естествознание отчет по практике
Основные положения монографии Мартина ван Кревельда "Расцвет и упадок государства" - Государство и право реферат