Инжекция носителей тока

Содержание

1. Цель работы……………………………………………………………4

2. Теоретическая часть…………………………………………………...4

2.1. Инжекция носителей тока…………………………………………..4

2.2. Принцип работы транзистора………………………………………6

3. Приборы и оборудование……………………………………………..8

4. Требования к технике безопасности………………………………….9

5. Выполнение работы…………………………………………………...9

6. Требования к отчету………………………………………………….10

7. Контрольные вопросы………………………………………………..10

Список литературы…………………………………………………...11

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 79

Изучение статических характеристик

и определение коэффициента

усиления транзистора

Цель работы

Целью данной работы является изучение принципа работы транзистора, снятие статических характеристик транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, и определение коэффициента усиления по току.

Теоретическая часть

Транзистором (полупроводниковым триодом) называется устройство, содержащее два близко расположенных р – n – перехода, действующее подобно вакуумной электронной лампе с сеткой.

Инжекция носителей тока

В основе работы транзистора лежит явление полупроводников р и n – типа (р – n – переход), к которому приложено внешнее электрическое поле в пропускном (прямом) направлении рис. 2.1.

Рис. 2.1

В этом случае потенциальный барьер основных носителей на границе р – n – перехода снижается, и под влиянием внешнего поля дырки переходят из р в n – полупроводник, а электроны в обратном направлении (из n в р – полупроводник), и в цепи возникает прямой ток.

Дырки, перешедшие в n – полупроводник, являются для него неосновными носителями; встречаясь с электронами, они рекомбинируют с ними. То же самое происходит с электронами, перешедшими в р – полупроводник, причем для этого типа полупроводника они являются неосновными носителями.

Процесс рекомбинации происходит не мгновенно, поэтому у границы р – n – перехода происходит как бы «впрыскивание» электронов как неосновных носителей в приграничный слой р – полупроводника и дырок – в приграничный слой n – полупроводника. Поэтому это явление получило название инжекции носителей.

По мере удаления от границы р – n – перехода концентрация N неосновных носителей непрерывно уменьшается. За время dt число неосновных носителей уменьшается на dN, причем уменьшение числа носителей пропорционально времени dt и концентрации неосновных носителей N, так как, чем их больше, тем больше вероятность встречи их с основными носителями, приводящей к рекомбинации:

– dN = , (2.1)

где – коэффициент пропорциональности.

Разделяя переменные и интегрируя полученное выражение, получим закон, по которому изменяется с течением времени число неосновных носителей в результате рекомбинации:

N = N ₀ e^{-t/ τ} , (2.2)

где N ₀ – концентрация неосновных носителей на границе р – n – перехода.

Из соотношения (2.2) видно, что при t = τ , следовательно, τ – это время, в течение которого число неосновных носителей уменьшается в е раз. Это время τ называется временем жизни неосновных носителей. За время жизни носители успевают проникнуть в глубь полупроводника на расстояние L, называемое диффузионной длиной носителей. L различна для различных полупроводников и зависит от количества примесей и других дефектов кристаллической решетки. Например, для чистого германия L 1 мм, для германия с примесями 0, 3 – 0, 5 мм.