Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 [ 167 ] 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193

0,3 В по сравнению с напряжением 0,6-0,7 В, характерным для рл-перехода в кремнии. С точки зрения прямого падения напря-жения диод с барьером Шотки в кремнии аналогичен диоду на основе р/г-перехода в германии.

На рис. 7.19, в представлена энергетическая диаграмма барьера Шотки, смещенного в обратном направлении. Потенциальный барьер для потока электронов из полупроводника в металл увеличивается до срв 4- Vr, где Vn - обратное напряжение смещения. Этот барьер настолько высок, что лишь незначительная часть

Диод cf Шотки т

->----

I 1 Рис. 7.20. Транзистор Шотки.

электронов может пройти из полупроводника в металл. Наряду с этим достаточно высок потенциальный барьер для потока электронов из металла в полупроводник, что позволяет предотвратить сколько-нибудь значительный ток и в этом направлении. Следовательно, при обратном смещении диод закрыт. Однако существует очень небольшой обратный ток, или ток утечки, возникающий из-за принципиальной возможности перехода из полупроводника в металл электронов с энергией выше энергии потенциального барьера.

При прямом смещении ток, протекающий через диод, вызван инжекцией электронов из полупроводника в металл. Электроны являются основными носителями по обе стороны перехода, поэтому, как только хотя бы один электрон покидает полупроводник п-типа, вместо него поступает электрон из внешней схемы. Точно так же, как только электрон переходит из полупроводника в металл, другой покидает металл и «уходит» во внешнюю схему. В результате сохраняется нейтральность и полупроводника и металла, поэтому избыток электронов по обе стороны от перехода отсутствует.

Поскольку концентрация дырок в кремнии /г-типа чрезвычайно мала, а в металле они вообще отсутствуют, не происходит ипжекции дырок в обоих направлениях. Вследствие этого диоД Шотки - прибор, полностью работающий только на основных носителях, поэтому по обе стороны от перехода не возникает из-



быточного объемного заряда. Следствием отсутствия объемного заряда является высокое быстродействие диода с барьером Шотки, а время рассасывания в нем равно нулю.

На рис. 7.20 показан транзистор с диодом Шотки, который включен параллельно переходу коллектор-база. Обычно диод Шотки изготавливается как неотъемлемая часть структуры транзистора, поэтому такой транзистор называют транзистором Шотки. Его обозначение также показано на рис. 7.20. На рис. 7.21 приведена структура интегрального прл-транзистора с диодом

База. Эмиттер Диад Шотки Коллектор

iVr-


Коллектор

Рис. 7.21. Топология транзистора Шотки в интегральном исполнении.

Шотки. Диод Шотки формируется путем нанесения металлизации, перекрывающей базовую и коллекторную области. Необходимо отметить, что диод Шотки не формируется на коллекторном выводе, где металлизация контактирует с сильно легированной «-областью. Для п"- и p-областей с уровнями легирования 1 • 10* см" и более барьер Шотки не обладает выпрямительными свойствами, а образуется невыпрямляющий, или омический, контакт.

Когда переход коллектор-база смещается в прямом направлении, диод Шотки открывается при напряжении на нем примерно 0,2-0,3 В, а при напряжении около 0,3-0,4 В он становится полностью проводящим. При этом диод Шотки шунтирует ток через переход коллектор-база транзистора. Таким образом, при использовании диода Шотки прямое напряжение смещения на переходе коллектор-база не будет превышать 0,3-0,4 В. Поскольку порог проводимости р/г-перехода в кремнии около 0,5 В, можно сделать вывод, что ограничивающее действие диода Шотки не позволит открыться переходу коллектор-база.

В результате переход коллектор-база не будет проводить электрический ток, причем ие будет ни инжекции дырок из базы в коллектор, ни эмиссии электронов из коллектора в базу. Поэтому объемный заряд будет определяться только электронами, пролетающими через область базы: Qs ~ Qb ~ Ык?. Поскольку e(H)tsiQg, выражение для времени рассасывания записы-а ется в виде

ts Ус 1ЯАГ)/1в (R)]ttr, (7.11)



где /а (/?) - обратный базовый ток. Время пролета у интегральных прп-транзисторов чрезвычайно мало, обычно от 30 до 100 пс поэтому можно достичь времени рассасывания менее 1 нс.

Теперь скорость переключения транзистора ограничена главным образом временем, необходимым для изменения падения напряжения на емкости перехода эмиттер-база, которое соответствует времени спада. Поскольку

Vbe = AQbe/Cbe Ib (Н)1нп/Све,

имеем

tuu /VbeCbe/Ib(R). (7.12)

Поскольку Vbe (sat) 0,8 В, а Vbe (cutofi) » 0,5 В, изменение напряжения эмиттер-база, необходимое для перевода транзистора из режима насыщения в режим отсечки, всего около 0,3 В. При СвЕ = 10 пФ и /в{н) = 10 мА время спада равно Аап « 0,3 В-10 пФ/10 мА = 3 нс. Следовательно, транзистор Шотки , позволяет получить время переключения менее 3 нс.


О 5 Ю 15 20 15 30 Врем НС

Рнс. 7.22. Время срабатывания NE529 (фирма Signelics) при различных входных напряжениях переключения.

Компаратор на транзисторах Шотки. NE529 (фирма Signe-tics) - пример компаратора, в котором используются транзисторы Шотки. При скачке входного напряжения 50 мВ этот компаратор имеет следующие времена срабатывания:

tpd (0) = 10 не (номинал), 20 нс (максимум); щ

tpi (1) = 12 НС (номинал), 20 нс (максимум).

На рис. 7.22 и 7.23 приведены его времена срабатывания при различных перепадах входного напряжения.

Схема компаратора показана на рис. 7.24. Она содержит два соединенных последовательно /гр/г-дифференциальных усилителя, которые управляют двумя комплементарными ТТЛ-схемами. Входным каскадом служит дифференциальный усилитель на тран-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 [ 167 ] 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193