регистрация /  вход

Расчёт и проектирование маломощных биполярных транзисторов (стр. 1 из 5)

Саратовский Государственный Технический

Университет

Кафедра «Электронные приборы и устройства»

Курсовая работа

На тему:

«Расчёт и проектирование маломощных биполярных транзисторов»

Выполнил: ст. Козачук В. М.

Проверил: доц. Торопчин В. И.

САРАТОВ 1999г.

Оглавление.

Оглавление..................................................................................................... 1

1. Введение............................................................................................... 2

2. Цель задания........................................................................................ 2

3. ОБЩАЯ ЧАСТЬ.......................................................................................... 2

3.1 Техническое задание......................................................................... 2

3.2 Параметры, выбранные самостоятельно........................................... 2

3.3 Перечень используемых обозначений............................................... 3

4. Выбор технологии изготовления транзистора...................... 5

4.1 Сплавно-диффузионные транзисторы............................................... 5

4.2 Структура сплавно-диффузионного p-n-p.......................................... 7

5. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ................................................................................... 8

5.1 Расчёт толщины базы и концентраций примесей.............................. 8

5.2 Расчет коэффициента передачи тока............................................... 11

5.3 Расчет емкостей и размеров переходов.......................................... 11

5.4 Расчет сопротивлений ЭС и граничных частот............................... 12

5.5 Расчет обратных токов коллектора.................................................. 14

5.6 Расчет параметров предельного режима и определение толщины элементов кристаллической структуры......................................................................... 15

5.7 Расчёт эксплутационных параметров.............................................. 15

6. Выбор корпуса транзистора............................................................. 16

7. Обсуждение результатов................................................................... 18

8. Выводы:..................................................................................................... 18

9. Список используемой литературы............................................ 20

1. Введение

Используемые физические свойства полупроводника известны и используются с конца 19 века. При изобретении радио А.С. Поповым был применен порошковый когерер, в котором использовались нелинейные свойства зернистых структур. В 1923-1924 гг. Лосев О.В. обнаружил наличие отрицательного дифференциального сопротивления и явление люминесценции в точечных контактных сопротивлениях карбида кремния. В 1940 году был изготовлен первый точечный диод. В 1948 году американский физик Дж. Бардии, а также И.Браштейн разработали и изготовили точечно-контактный транзистор, в 1952 г. впервые были созданы промышленные образцы плоскостных транзисторов. В 1956 г. началось производство транзисторов с базой, полученной методом диффузии. В начале 60-х годов была применена планарная технология изготовления транзисторов. В настоящее время рабочие частоты транзисторов достигают 50 ГГц. По уровню рассеиваемой мощности транзисторы делятся на маломощные, средней и большой мощности.

2. Цель задания

Задачей выполнения курсового проекта является разработка маломощного биполярного транзистора в диапазоне, средних и высоких частот.

Целью работы над проектом является приобретение навыков решения инженерных задач создания дискретных полупроводниковых приборов, углубление знаний процессов и конструктивно технологических особенностей биполярных маломощных транзисторов.

3. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

3.1 Техническое задание.

Техническое задание содержит требования к параметрам и условиям эксплуатации практикуемого прибора. В данном случае наиболее существенны следующие параметры:

1. Номинальный ток коллектора Iк ном =9мА.

2. Номинальное напряжение коллектора Uк ном =13В

3. Верхняя граничная частота fa =90МГц

4. Максимальная рассеивающая мощность Рк мах =60мВт

5. Максимальное напряжение коллектора Uк мах =18В

6. Максимальный ток коллектора Iк мах =12мА

7. Максимальная рабочая температура транзистора Тк мах =74°С

8. Коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ β=65

3.2 Параметры, выбранные самостоятельно.

1. Время жизни ННЗ τср =5мкс

2. Материал кристалла Ge

3. Тип структуры p-n-p

4. Ёмкость коллекторного перехода Ск =2пФ

5. Коофициент запаса по частоте F Х1 =1,3

6. Перепад Nб Х2 = 500

7. Отношение концентраций NОЭ / Nб =3

8. Толщина диффузионного слоя hдс = мкм

9. Скорость поверхностной рекомбинации Sрек = слус

3.3 Перечень используемых обозначений

Ak - площадь коллектора;

Аэ - площадь эмитера;

a - градиент концентрации примесей;

- отношение подвижностей электронов и дырок;

Сз.к зарядная (барьерная) емкость коллекторного перехода;

Сд.э - диффузионная емкость эмитерного перехода;

Сз.э - зарядная (барьерная) емкость эмитерного перехода;

Дп , Др - коэффициенты диффузии электронов и дырок;

Днб , Доб - коэффициенты диффузии не основных и основных носителей в базе;

Днэ , Доэ - коэффициенты диффузии не основных и основных носителей в эмиттере;

Е — напряженность электрического поля;

De - ширина запрещенной зоны;

¦ - частота;

¦a - граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общей базой;

¦Т » ¦b - граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим эмитером;

¦max - максимальная частота генерации;

hkp - толщина кристалла;

hэ , hk — глубина вплавления в кристалл эмитера и коллектора;

Ln , Lp - средние диффузионные длины электронов и дырок;

Lнб , Lнэ средние диффузионные длины не основных носителей в базе и эмитере;

Nб , Nk , Nэ — концентрации примесей в базе, коллекторе и эмитере сплавного транзистора;

Nб (х ) - концентрация примеси, формирующей проводимость базы дрейфового транзистора;

Nэ (x ) - концентрация примеси, формирующей проводимость эмиттера дрейфового транзистора;

ni - равновесная концентрация электронов в собственном полупроводнике;

nn, np - равновесные концентрации электронов в полупроводниках n - типа и p - типа;

Р - мощность, рассеиваемая в коллекторе;

Pk max - предельно допустимая мощность, рассеиваемая в коллекторе;

Рэ - периметр эмитера;

Рn , Рp - равновесные концентрации дырок в полупроводниках n -типа и p - типа;

Rб , Rэ , Rк - радиусы электродов базы, коллектора, эмитера;

Rm , - тепловое сопротивление;

rб - эквивалентное сопротивление базы;

rб , rб ’’ - омическое и диффузное сопротивление базы;

rэ - сопротивление эмитера без учета эффекта Эрле;

rэ - сопротивление эмитера с учетом эффекта Эрле;

S — скорость поверхностной рекомбинации;

Т — абсолютная температура;

Тк — температура корпуса транзистора;

Тmax - максимально допустимая температура коллекторного перехода;

W - геометрическая толщина базы;

Wg — действующая толщина базы;

Uэб - напряжение эмитер-база;

Uкб - напряжение коллектор-база;

Ukpn - контактная разность потенциалов;

Uпроб - напряжение пробоя;

Uпрок - напряжение прокола транзистора;

Uк - напряжение коллекторного перехода;

Uk max - максимально допустимое напряжение на коллекторе;

Iэ — ток эмитера;

Iб — ток базы;

Iко — обратный ток коллектора при разомкнутом эмиттере;

Ikmax - максимально допустимый ток коллектора;

Iген - ток термогенерации в области объемного заряда;

Iрек — ток рекомбинации;

a - коэффициент передачи тока в схеме с общей базой;

aо - низкочастотное значение a;

a* — коэффициент усиления тока коллекторного перехода за счет не основных носителей заряда;

b — коэффициент передачи тока в схеме с общим эмитером;

g — коэффициент инжекции эмитера;

бк — толщина коллекторного перехода;

e - относительная диэлектирическая проницаемость;

cо – коэффициент переноса не основных носителей заряда через область базы;

mэ , mб – подвижности электронов и дырок;

mнб , mоб – подвижности не основных и основных носителей заряда в базе;

mнэ , mоэ – подвижности не основных и основных носителей заряда в эмитере;

w - круговая частота;

r - удельное сопротивление полупроводника;

ri - удельное сопротивление собственного полупроводника;

rэ , rб , rк - удельные сопротивления эмитера, базы, коллектора;

tn ,p – среднее время жизни электронов и дырок

ttnp – время пролета не основных носителей заряда через базу;

tn – среднее время жизни носителей заряда, обусловленное поверхностной рекомбинацией;

s - удельная теплопроводность;

4. Выбор технологии изготовления транзистора

Основным элементом конструкции транзистора является кристалл, или транзисторная структура кристалла, которая представляет собой полупроводниковую пластину со сформированными на ней эмиттерным (ЭП) и коллекторным (КП) переходами. Другими элементами конструкции являются корпус, кристаллодержатель, выводы.


Дарим 300 рублей на твой реферат!
Оставьте заявку, и в течение 5 минут на почту вам станут поступать предложения!
Мы дарим вам 300 рублей на первый заказ!