Giáo trình hình thành các loại diode thông dụng trong điện dung chuyển tiếp p3

Transistor lưỡng cực gồm có hai mối P-N nối tiếp nhau, được phát minh năm 1947 bởi hai nhà bác học W.H.Britain và J.Braden, được chế tạo trên cùng một mẫu bán dẫn Germanium hay Silicium. Hình sau đây mô tả cấu trúc của hai loại transistor lưỡng cực PNP và NPN.Ta nhận thấy rằng, vùng phát E được pha đậm (nồng độ chất ngoại lai nhiều), vùng nền B được pha ít và vùng thu C lại được pha ít hơn nữa....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình hình thành các loại diode thông dụng trong điện dung chuyển tiếp p3 Giáo trình Linh Kiện Điện TửChương VTRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR-BJT)I. CẤU TẠO CƠ BẢN CỦA BJT Transistor lưỡng cực gồm có hai mối P-N nối tiếp nhau, được phát minh năm 1947bởi hai nhà bác học W.H.Britain và J.Braden, được chế tạo trên cùng một mẫu bán dẫnGermanium hay Silicium. Hình sau đây mô tả cấu trúc của hai loại transistor lưỡng cực PNP và NPN. E C Cực phát Cực thu n+ p n- E C Emitter Collecter B B Cực nền (Base) Transistor PNP E C Cực phát Cực thu p+ n p- E C Emitter Collecter B B Cực nền (Base) Transistor NPN Hình 1 Ta nhận thấy rằng, vùng phát E được pha đậm (nồng độ chất ngoại lai nhiều), vùngnền B được pha ít và vùng thu C lại được pha ít hơn nữa. Vùng nền có kích thước rất hẹp(nhỏ nhất trong 3 vùng bán dẫn), kế đến là vùng phát và vùng thu là vùng rộng nhất.Transistor NPN có đáp ứng tần số cao tốt hơn transistor PNP. Phần sau tập trung khảo sáttrên transistor NPN nhưng đối với transistor PNP, các đặc tính cũng tương tự.II. TRANSISTOR Ở TRẠNG THÁI CHƯA PHÂN CỰC. Ta biết rằng khi pha chất cho (donor) vào thanh bán dẫn tinh khiết, ta được chất bándẫn loại N. Các điện tử tự do (còn thừa của chất cho) có mức năng lượng trung bình ởgần dải dẫn điện (mức năng lượng Fermi được nâng lên). Tương tự, nếu chất pha là chấtnhận (acceptor), ta có chất bán dẫn loại P. Các lỗ trống của chất nhận có mức năng lượngtrung bình nằm gần dải hoá trị hơn (mức năng lượng Fermi giảm xuống). Trang 61 Biên soạn: Trương Văn Tám Giáo trình Linh Kiện Điện Tử Khi nối P-N được xác lập, một rào điện thế sẽ được tạo ra tại nối. Các điện tử tự dotrong vùng N sẽ khuếch tán sang vùng P và ngược lại, các lỗ trống trong vùng P khuếchtán sang vùng N. Kết quả là tại hai bên mối nối, bên vùng N là các ion dương, bên vùngP là các ion âm. Chúng đã tạo ra rào điện thế. Hiện tượng này cũng được thấy tại hai nối của transistor. Quan sát vùng hiếm, tathấy rằng kích thước của vùng hiếm là một hàm số theo nồng độ chất pha. Nó rộng ởvùng chất pha nhẹ và hẹp ở vùng chất pha đậm. Hình sau đây mô tả vùng hiếm trong transistor NPN, sự tương quan giữa mức nănglượng Fermi, dải dẫn điện, dải hoá trị trong 3 vùng, phát nền, thu của transistor. n+ p n- Vùng phát Vùng nền Vùng thu Vùng hiếm E(eV) n+ Vùng phát p Vùng nền n- Vùng thu Dải dẫn điện Mức Fermi tăng cao Mức Fermi giảm Mức Fermi tăng nhẹ Dải hoá trị Dải dẫn điện (Conductance band) Mức Fermi xếp thẳng Dải hoá trị (valence band) Hình 2 Trang 62 Biên soạn: Trương Văn Tám Giáo trình Linh Kiện Điện TửIII. CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA TRANSISTOR LƯỠNGCỰC. Trong ứng dụng thông thường (khuếch đại), nối phát nền phải được phân cực thuậntrong lúc nối thu nền phải được phân cực nghịch. Vì nối phát nền được phân cực thuận nên vùng hiếm hẹp lại. Nối thu nền được phâncực nghịch nên vùng hiếm rộng ra. Nhiều điện tử từ cực âm của nguồn VEE đi vào vùng phát và khuếch tán sang vùngnền. Như ta đã biết, vùng nền được pha tạp chất ít và rất hẹp nên số lỗ trống không nh ...