Основы промышленной электроники [Юрий Андреевич Исаков] (pdf) читать онлайн

НЖ ЕН
JJ

Ш
S
X
I

fe n B A M D T E K A a

На современном этапе
технической революции
все больш ее значение
приобретают вопросы
научной организации труда
и управления,
экономики
промышленного производства,
автоматизации
технологических процессов
с применением
электронных вычислительных машин,
психологии труда и др.
Сегодня каждый инженер,
независимо
от его узкой специализации,
долж ен не тол ьк о владеть
основами знаний в этих отраслях,
но и быть информированным
о последних достиж ениях в них.
Именно эти вопросы
определяют тематику
«Библиотеки инженера».

И здател ьство
Киев
1976

«Техн1ка»

ь

основы
ПРОМЫШЛЕННОЙ
ЭЛЕКТРОНИКИ

5

I
к
3

т-’ илиа.т
г, ^^’ т н и с т р с м п р с й к т *
T£XUii4::.:ijA5' г:';г:а5зотекл

»*w

Л

6ФО.З

0-75
УДК 621.38
Основы промышленной электроники.
И с а к о в Ю. А. , П л а т о н о в А. П. ,
Р у д е н к о В. С. , С е н ь к е В. И. ,
Т р и ф о н ю к В. В. , Ю д и н Е. Е.
«Т ехн !ка», 1976, 544 с.
В книге рассмотрены современные эле­
менты н устройства промышленной
электроники на осн ове полупровод­
никовых приборов и
интегральных
схем : усилители, генераторы, импульс­
ные устр ой ства, логические элементы,
выпрямители, инверторы, преобразова­
тели
частоты,
ш иротно-импульсные
преобразователи, фильтры, стабилиза­
торы, широко применяющиеся в раз­
личных отраслях
народного хозяй­
ства.
Приведены эксплуатационные харак­
теристики
и
параметры
приборов.
Даны методики и примеры инженер­
ного расчета устр ой ств промышлен1ЮЙ электроники.
Рассчитана на инженерно-технических
работников различных отраслей про­
мышленности.
Табл. 38, ил. 283, библиогр. 70.
Рецензент канд.
В. А . Суш ко

техн. наук

Редакция литературы по энергетике,
электронике, кибернетике и связи
Заведующий редакцией инж,
3 . В . Бож ко

„ 3 0 4 0 4 -1 1 9
М202 (04)-76
И здательство «TexHiKa», 1976 г.

В О сн овн ы х направлениях развития народного хозяйства СС СР
в 10-й пятилетке, принятых на X X V съезде К П С С , предусмотрено
как развитие фундаментальных научных исследований, так и реш е­
ние прикладных проблем, непосредственно связанных с научно-тех­
ническим прогрессом , а такж е ускорение внедрения достиж ений
науки и техники в производство.
О дной из прогрессивных областей науки и техники, развитию
которой уделяется больш ое внимание, является электроника. О с о ­
б о е вним ание о5ращ ,аегся на р а з р а б о т к у и внедрен ие в п р ом ы ш ­
л ен н ость н овы х эл ек тр он н ы х а втом а ти зи р ова н н ы х у ст р о й ст в и с и с ­
тем в м и кр ом и н и а тю р н ом и сп ол н ен и и . С п ом ощ ью т а к и х систем о с у ­
щ ествл яется к о н т р о л ь , уп р авл ен и е и р е гу л и р о в а н и е различны ми
пр ои звод ствен н ы м и м ехан изм ам и,
у стр о й ств а м и и п р оц ессам и
в пром ы ш лен ности, а т а к ж е о т б о р , о б р а б о т к а и передача инф орм а­
ции ш и р о к о го назначен ия.
С р едства эл ек тр о н н о й техн и к и в н а стоя щ ее время п рак ти чески
п р и м ен яю тся в о в сех о т р а сл я х н а р о д н о го х о зя й ст в а и в ы п ол н я ю тся
в осн о в н о м на б а зе п о л у п р о в о д н и к о в ы х п р и б о р о в и ин тегральн ы х
м и к р о сх е м . Э то д ает в о з м о ж н о ст ь со зд а в а т ь отдел ьн ы е ф у н к ц и о ­
нальны е узл ы и у ст р о й ст в а эл е к т р о н н о й а п п а р а ту р ы в виде униф и­
ц и рова н н ы х, стан д артн ы х б л о к о в , что п о зв о л я ет а в том а ти зи р ов а ть
п р оц есс п р оек ти р о в а н и я , повы ш ать н а д еж н ость п р оек ти р у ем ой
ап п ар атур ы и обл е гч а ть ее эк сп л у а та ц и ю .
Х а р а к т ер н ой о с о б е н н о ст ь ю сов р ем ен н ой эл ек тр он н ой тех н и к и ,
в том числ е и ее отр а сл и — пром ы ш лен ной эл ек тр о н и к и , я вл яется
ш и рок ая ин теграция ранее почти не св я за н н ы х обл а стей науки
и техн и к и , та к и х как ф изика т в е р д о го тел а, п ол у п р ов од н и к ов ы е
п р и боры , м и к р оэл е к т р о н и к а , теор и я и п р о е к ти р о в а н и е эл ек тр и ч е­
ск и х и эл ек тр он н ы х цепей и у ст р о й ст в , к о н ст р у и р о в а н и е эл е к т р о н ­

ны х у ст р о й ст в , вы числительная техн и к а и д р . Э то о б у сл о в л и в а е т
одн овр ем ен н о ин теграц и ю ин ж ен ерн ы х знани й, н е о б х о д и м о ст ь
ком п л ек сн ой п од гото в к и сп ец и а л и ста и си сте м а ти ч е ск о е повы ш ение
е го квал иф икации.
Этим целям и п освя щ ен а данная к н и га , в к о т о р о й и зл а га ю тся
осн ов н ы е в о п р о сы , ка са ю щ и еся у с т р о й с т в и си стем пром ы ш лен ной
эл ек тр он и к и — ф изики п р о ц е ссо в , анализа и м етод ов расчета
и п р оек ти р ов а н и я . В пр ед л агаем ом п о со б и и дл я и н ж ен ер ов а втор ы
и зл ож и л и м атериал , п ол ож и в в о с н о в у т о л ь к о п о л у п р о в о д н и к о в у ю
т е х н и к у . О сн овн ы е раздел ы со п р о в о ж д а ю т с я п р ак ти ч ески м и п р и ­
мерами расчета к он к р етн ы х сх ем и сп р авочн ы м и данны ми.
П ри нап исании книги и сп о л ь зо в а л ся оп ы т чтения к у р с о в «О с­
новы пром ы ш лен ной эл е к т р о н и к и », «П р еобр а зов а тел ьн а я тех н и к а »,
«М ощ н ы е и м п ул ьсн ы е у с т р о й с т в а » и д р ., читаем ы х автор ам и в К и ев ­
ск ом п ол и тех н и ч еск ом и н сти туте.
В п о д го т о в к е м атери ал ов кн и ги приним али у ч а сти е п р е п о д а в а ­
тели и сотр у д н и к и каф едры эн е р ге т и ч е ск о й эл е к т р о н и к и К и е в с к о г о
п о л и тех н и ч еск ого и н сти тута . А в т о р ы и ск р ен н е им б л а год а р н ы .
А в то р ы в ы р а ж а ю т г л у б о к у ю б л а го д а р н о ст ь кан д. т е х н . н а у к
С у ш к о В . А . за ценные зам ечани я, данны е им при р ец ен зи р ова н и и
р у к оп и си .
О тзы вы и пож ел ан и я по к н и ге п р оси м н а п р а в л я т ь п о а д р е су ;
252601, Кие в, 1, Г С П , Пу шк и н с к а я , 28, издате ль с тво «Т ех н /к й ».

Глава I

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ д и о д ы

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ДИОДОВ

П о л у п р о в о д н и к о в ы й д и о д — э т о п р и б о р , имеющ ий два внеш них
вы вода и сод ер ж а щ и й один р -и -п е р е х о д . В за в и си м ости о т назначе­
ния и ф и зи ч еск и х св о й с т в п о л у п р о в о д н и к о в ы е ди од ы к л а сси ф и ц и ­
р у ю т с я на р я д гр у п п , к а ж д о й из к о т о р ы х п р и св о е н о оп р ед ел ен н ое
обозн ач ен и е. В со о т в е т с т в и и с Г О С Т 10862— 72 м ал ом ощ н ы е п о л у ­
п р ов од н и к ов ы е д и од ы им ею т м а р к и р о в к у , с о с т о я щ у ю из ш ести
эл ем ен тов.
П ервы й эл ем ен т (бу к в ен н ы й или ц и ф ровой ) о б озн а ч а е т и сход н ы й
м атериал, из к о т о р о г о и зготов л ен п о л у п р о в о д н и к о в ы й элем ент
ди ода: Г или 1 — герм ан ий; К или 2 — кр ем н и й ; А или 3 — арсенид га л л и я. Б у к в ен н ы е обозн а ч ен и я п р и св а и в а ю т п р и б о р а м , р а б о ­
таю щ им при п он и ж ен н ы х т е м п е р а т у р а х (герм аниевы е — д о 60,
крем ниевы е — д о 85° С ), а ци ф ровы е — п р и б о р а м , р а бота ю щ и м при
повы ш енны х тем п ер а т у р а х (герм ан и евы е — д о 70, крем ниевы е —
д о 120° С ).
В т о р о й эл ем ен т (бу к в ен н ы й ) о б о зн а ч а е т тип п р и б о р а : Д — вы­
п р ям ител ьн ы е, у н и в ер са л ьн ы е и и м п ул ьсн ы е д и од ы ; Ц — в ы п р я ­
м ител ьн ы е ст ол б ы и б л о к и ; С — ста би л и тр он ы и ст а б и ст о р ы ; А —
св е р х в ы со к о ч а ст о т н ы е д и од ы ; В — вар и кап ы ; И — тун н ел ьн ы е и
обр а щ ен н ы е д и од ы ; Л — и зл у ч а ю щ и е д и од ы .
Т р ети й элем ен т (ц и ф р овой ) х а р а к т е р и з у е т назначен ие диода
или его эл ек т р и ч еск и е св о й ст в а .
Д и оды низкой и высокой част от ы:
выпрямительные

малой

мощ ности (среднее значение прямого тока /^р ме­

нее 0 ,3 А ) — 1; выпрямительные средней мощности (/^ р = 0 ,3 . . . 10 А) — 2; уни­
версальные (предельная частота
до 1000 М Г ц ) — 4 ; импульсные с временем
восстановления обратного сопротивления 1 0 А ) , к о т о ­
ры е н азы ваю тся си л овы м и вентил ям и, в со о т в е т ст в и и с ГО С Т
10662— 73 имеют м а р к и р о в к у , с о с т о я щ у ю из четы рех эл ем ен тов.
П ервы й
элем ен т — с о с т о и т
из
1— 3 б у к в .
П ервая б у к в а
В
(вен ти л ь) — у к а зы в а ет на п р и н а д л еж н ость прибора к классу

си л овы х вен ти л ей . В тор а я б у к в а — у к а з ы в а е т на п р и н а дл ел ш ость
вентиля к гр у п п е л авинны х (Л ) или в ы с о к о ч а с т о т н ы х (Ч ). В тор ая
или т р е т ь я б у к в а В в п ер в ом эл ем ен те о з н а ч а е т , ч то вентил ь имеет
вод я н ое о х л а ж д ен и е .
В то р о й эл ем ен т (ч и сл о в о й ) — с о о т в е т с т в у е т п р ед ел ьн ом у зна­
чению п р я м о г о т о к а в а м п ер ах, п р о х о д я щ е г о чер ез вентил ь при
ука зан н ы х в п а сп о р те у с л о в и я х э к с п л у а тац и и .
—{>1— — [^>1—
Т р ети и эл ем ен т (ч и сл о в о й ) — оп р е д е л и a
d
d
______ j^ j__
ет к л а сс в ен ти л я : ч и сл о , х а р а к т е р и з у ю щ е е
к л а сс вен ти л я, р а в н о п р ед ел ьн ом у зн а ч ег
д
е
нию ам п ли туды п о в т о р я ю щ е го ся н а п р я ж е ­
ния в

вольтах,

Ч етверты й

дел енн ом у

эл ем ен т

на

^ фйчёс!;^ ^ б Г н а ч ^ . Г

1 0 0

(б у к в е н н ы й ) —

ха-

выпрямительных, у„„вер-

р а к т ер и зу ет г р у п п у , к к о т о р о й о т н о с и т с я сальных, импульсных и СВЧ
вентил ь. К а ж д о й гр у п п е, о б о зн а ч а е м о й бов^иблоко^™-^одто^^^^
буквам и А , Б , В и т . д ., с о о т в е т с т в у е т
оп р ед ел ен н ое падение н а п р я ж ен и я на о т - билитронов; г —туннельных
кр ы том в ен ти л е при п р о х о ж д е н и и ч ер е з
дов:^
ирикмов*
н его п р ед ел ь н ого п р я м о го т о к а .
М а р к и р о в к а п о л у п р о в о д н и к о в ы х д и о д о в дана для п р и б о р о в ,
вы п уск а ем ы х с 1964 г. Д и од ы , р а зр а б о т а н н ы е д о 1964 г ., имеют
ст а р у ю м а р к и р о в к у , к о то р а я п р и в од и тся в со о т в е т с т в у ю щ и х сп р а ­
воч н и к а х .
У сл о в н ы е обозн а ч ен и я д и о д о в п ок а за н ы на р и с. 1.1.
2. ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ ДИОДЫ

В ы п р ям и тел ьн ы е ди оды , п р едназначенн ы е для п реобразован и я
п ер ем ен н ого т ок а п он и ж ен н ой ч а стоты в п о сто я н н ы й , п од р а зд ел я ­
ю тся на со б с т в е н н о вы п ря м и тел ьн ы е ди од ы (/ср < 10 А ) и сил овы е
вентили (/ср > 10 А ). П редел ьн ая р а боч а я ч а стота вы п ря м и тел ь­
ны х д и од ов не превы ш ает 5 — 20 к Г ц , а си л о в ы х вентилей 50—
500 Гц. В н а стоя щ е е врем я в нащ ей ст р а н е р а зр а бота н ы и сер и й н о
в ы п у ск а ю тся си л ов ы е вентили типа В Ч , р а б о та ю щ и е на ч астотах
д о 2 0 0 кГ ц .
О сн ов ой вы п р я м и тел ьн ого ди ода я в л я е тся п ол у п р ов од н и к ов а я
пл астинка п р я м о у го л ь н о й или к р у г л о й ф орм ы с р -п -п е р е х о д о м .
На п л а сти н к у с д в у х ст о р о н н а н о ся т м етал л и чески е кон такты ,
к котор ы м п р и соед и н я ю т внеш ние эл е к тр о д ы . П ол учен н ы й вентил ь­
ный элем ен т за к л ю ч а ю т в к о р п у с , обесп еч и в а ю щ и й н е о бх о д и м у ю
м еха н и ч еск ую п р о ч н о сть и за щ и ту о т в оздей стви я ок р у ж а ю щ ей
среды . М иним альная толщ ина п о л у п р о в о д н и к о в о й пластинки о гр а ­
ничена ее м ех ан и ч еск ой п р о ч н о сть ю и, как п р а в и л о, нам ного

б о л ь ш е тр ебу ем ой толщ ины . П о это м у ш ирина б а зо в о й обл асти
р-га-перехода н а м н ого бол ьш е ш ирины эм и ттер н ой . Д ля и з го т о в л е ­
ния д и од ов в качестве и с х о д н о го обы ч н о и сп о л ь з у ю т п о л у п р о в о д ­
ник /г-типа. С л ед ова тел ьн о, ба зов а я о б л а ст ь ди ода имеет эл е к т р о н ­
н у ю эл е к т р о п р о в о д н о с т ь . К он ц ен тр ац и я прим есей в б а зе н а м н ого
м еньш е, чем в эм и ттер е. П о э т о м у со п р оти в л е н и е базы н а м н о го
бол ьш е, чем эм и ттер а и ср а в н и м о по величине с соп р оти вл ен и ем
p-tt-п ер ех од а .
Н еобх од и м а я пл ощ адь р -п -п е р е х о д а за в и си т от д о п у ст и м о й ве­
личины т ок а , од н а к о м аксим ал ьная величина площ ади огр ан и чен а
тр ебова н и я м и м ехан и ч еской п р оч н ости п о л у п р ов о д н и к о в о й плас-

Рис.

1.2. Прямая ветвь В А Х идеального р-п-перехода /
и реального диода 2 (о) и полная В А Х диода (б).

ти н к и , зависящ и м и о т св о й с т в к о н т а к т о в м ета л л и чески х э л е к т р о ­
д ов и п ол у п р ов од н и к а , к о т о р ы е им еют отл и чаю щ и еся коэф ф ициенты
л и н ей н ого р а сш и р ен и я . П о э т о м у в п р о ц е ссе эк сп л у а та ц и и при м н о­
гок р а т н о п о в то р я ю щ и х ся ц и к л а х н агрева (за сч ет п р ох ож д ен и я
п р я м ого т о к а ) и осты ван и я в о з м о ж н о р а стр еск и в а н и е п о л у п р о в о д ­
н и к овы х п л а сти н ок бо л ьш о й площ ади и з-за у ст а л о ст н ы х явл ен и й .
В ол ьт-а м п ер н ая х а р а к тер и сти к а и парам етры вы п р я м и тел ьн ого
ди ода о тл и ч аю тся о т ан ал оги ч н ы х у и д еа л ьн ого р -« -п е р е х о д а ,
что о б у сл о в л е н о вл иянием ш ирин ы б а з о в о й о б л а ст и , св о й ст в к о н ­
та к тов и п о в ер х н ост и п о л у п р о в о д н и к а и д р у ги м и ф актор ам и . Э то
отли чие и л л ю стр и р у е тся граф иками В А Х и д еа л ьн ого /?-«-п е р е х о д а
(кривая 1) и р е а л ь н ого ди ода (к р и в а я 2 ), показанны м и на р и с. 1 . 2 ,а.
И з р и су н к а ви дн о, что п рям ы е ветви В А Х отл и ч а ю тся на величину
А [ / , п р ед ста в л я ю щ у ю с о б о й с у м м у падений н а п р я ж ен и я на к о н т а к ­
та х t/к , в о б л а ст я х эм иттера (]^ и базы Ua'. A U = t/к + U a + Ue.
Д ля п р и бл и ж ен н ы х р а сч етов м о ж н о п р ен ебр еч ь падениями н а п р я ­
ж ения в о бл а сти эм иттера и на к о н т а к т а х , соп р оти в л ен и я к о то р ы х
н а м н ого м еньш е соп р о ти в л е н и я ба з о в о й о б л а сти Гб. С учетом э т о г о
д оп у щ ен и я В А Х ди од а (р и с. 1.2, б) м о ж н о о п и са ть уравнени ем
/ = /о б р 1 е (^ ^ -'^ б )/? г - 1 ],

(1-1)

к о т о р о е сп р а в е д л и в о лиш ь дл я н ебол ьш и х у ч а с т к о в В А Х , х а р а к т е ­
р и з у ю щ и х ся н и зк и м и значени ям и п р и л ож е н н о го н а п р я ж ен и я (п р я ­
м ого или о б р а т н о г о ).
П ри повы ш ении п р я м о го н а п р я ж ен и я потен ц и ал ьн ы й ба р ьер
р -я -п е р е х о д а н а ст о л ь к о сн и ж а е т ся , что п р а к ти ч еск и п ер естает
в л и ять на пр я м ой т о к ди ода, значение к о т о р о г о в о сн о в н о м оп р ед е­
л яется соп р оти в л ен и е м ба з о в о й о б л а ст и . С л е д ов а тел ьн о, т о к ди ода
линейн о з а в и си т от н а п р я ж е н и я . Э тот у ч а сто к п р я м ой ветви В А Х ,
назы ваем ы й ом и чески м , оп и сы в а ется при бли ж ен н ы м уравнени ем

где t/fl — н а п р я ж ен и е о т се ч к и , р а в н ое о т р е з к у , отсек а ем ом у на
оси н а п р яж ен и й л инейн ой ч а стью х а р а к т е р и ст и к и ; /?д — c tg v —ди ф ф еренциальное со п р о ти в л е н и е, х а р а к т е р и зу ю щ е е наклон ли­
н ей н ой части х а р а к т е р и ст и к и .
С оп р оти в л ен и е
в о з р а ст а е т при увеличении тем п ера тур ы .
О б этом св и д етел ь ст в у е т ум ен ьш ение угл а н ак л он а 7 с повы ш ением
тем п е р а ту р ы . П ар ам етр ы
и
оп р е д е л я ю т ся из В А Х ди ода
или при н и м аю тся равны м и:
^ (0 ,5 ... 0 ,7 ) фо и
st; Гб.
В кр и в ой о б р а т н о г о т о к а ди ода /обр о т су т с т в у е т у ч а ст о к н а сы ­
щ ен и я, х а р актер н ы й для и д еа л ьн ого р -/г-п е р е х о д а . В озр а ста н и е
/обр при увели чении о б р а т н о г о н а п р я ж ен и я о б у сл о в л е н о эф ф ек­
тами ген ерац ии и л а в и н н о го р а зм н ож ен и я н оси тел ей за р я д а в объ ем е
/?-/г-п ер ехода, а та к ж е вл ияни ем т о к о в п о в е р х н о ст н ы х утеч ек. П ри
этом ур авн ен и е для о б р а т н о г о т о к а имеет вид
/об р =

( / о - j- / г ) +

/у т ,

где М — коэф ф ициент л а в и н н о го разм н ож ен и я н оси тел ей за р яда ,
за ви ся щ и й от св о й с т в п о л у п р о в о д н и к о в ы х о б л а ст е й , о б р а зу ю щ и х
р -п -п е р е х о д , а та к ж е о т величины о б р а т н о г о н а п р я ж е н и я ; /д —
т о к н асы щ ен и я , о б у сл о в л е н н ы й ген ерац ией н оси тел ей за р я д а за
пределам и о бл а сти р -п -п е р е х о д а ; /г — т о к тер м оген ер а ц и и , о б у с ­
л овл ен н ы й ген ерац ией н оси тел ей за р я д а в о бл а сти р -п -п е р е х о д а ;
/ут — т о к утечки , о бу сл о в л е н н ы й эл е к т р о п р о в о д н о ст ь ю п о в е р х ­
н ости п о л у п р о в о д н и к а .
Т о к и /о и /г х а р а к т е р и з у ю тся эк сп он ен ц и а л ьн ой за в и си м ость ю
о т т ем п ер а т у р ы , к о т о р у ю м о ж н о о п и са ть приближ енн ы м и у р а вн е­
ниями
/о (Г) = /о {То)
/г (Г) = h (То)
где /о(Т'о) и /г (Т ’о) — значения со о т в е т с т в у ю щ и х т о к о в при Т =
= 300 К', а и Ь — коэф ф и ц и ен ты , за в и ся щ и е от тем п ер а ту р ы и
св о й ст в п о л у п р о в о д н и к а . Д л я кр ем н и я в р абочем д и а п а зон е темпе­
р а ту р а
0 ,1 3 , Ь ^ 0 ,0 7 1/° С . Т о к /ут от тем п ер а ту р ы за ви си т
сл а б о (п о ср а в н ен и ю с /о и /г ) . П о э т о м у е го сч и та ю т постоя н н ы м

в о всем р абочем ди ап азон е те м п е р а ту р . Д л я п р и б л и ж ен н ы х р а сч е ­
тов тем п е р а т у р н у ю за в и си м о сть о б р а т н о г о т о к а м о ж н о оп р ед ел и ть
из эм п и р и ч еск ого соотн ош ен и я
/обр(7’) = /обр(7’о ) . 2 < ^ ^ ,

■

из к о т о р о г о ви дн о, ч то обр атн ы й т о к удва и ва ется при повы ш ении
тем п ер а ту р ы на каж ды е 8 — 10° С.
В ол ьт-а м п ер н ая х а р а к тер и сти к а и сп о л ь зу е тся для определени я
о сн о в н ы х п а р ам етр ов д и о д о в , к к отор ы м о т н о с я т с я :
п р я м ой т о к /пр. ср — ср едн ее значение п р я м о го т о к а , вы зы ваю ш,ее д оп у сти м ы й н а гр ев ди ода при определен н ы х у с л о в и я х о х л а ж ­
д ен и я ;
п р я м ое падение нап р яж ен и я t/np. ср — ср едн ее значени е н а п р я ­
ж ения на ди од е при п р ох ож д ен и и п р я м о го т о к а ;
ди ф ф ерен циал ьное со п р о ти в л е н и е
— отн ош ен и е приращ ения
н ап р я ж ен и я на д и од е к вы звавш ем у е го м ал ом у п риращ ен ию т о к а ;
обратны й ток /обр — т о к , проходящ ий через ди од при прило­
ж ении к нему обр атн ого напряжения (Уобр;
предельный ток
/„р. „ако — максимально д оп у сти м ое
среднее
значение прямого тока ;
м ак си м ал ьн ое о б р а т н о е н а п р я ж ен и е (Уобр. макс — н аи бол ьш ее
м гн овен н ое значение о б р а т н о г о н а п р я ж ен и я , д л и тел ьн о п р и к л ад ы ­
ва ем ого к д и о д у и не в ы зы ва ю щ его изменения е го пар ам етр ов;
ди ап азон ч а стот А / — ч астотн ы й ин тервал , в п р еделах к о т о р о г о
прям ой т о к не ум ен ьш ается н и ж е за д а н н ого у р о в н я . И ногда п р и в о ­
д я т п р ед ел ьн у ю ч а ст о т у ди а п а зон а ч а ст о т /максВ ы п р ям и тел ьн ы е ди оды в ы х о д я т из с т р о я д а ж е при к р а т к о в р е ­
м енны х п ер ен а п р я ж ен и я х , п р евы ш аю щ и х вел ичину нап ряж ения
п р обоя /з-п -п ер ех од а . Э т о го н ед оста тк а лиш ены лавинны е п р и б ор ы ,
отн ося щ и еся к гр у п п е си л о в ы х вентилей. У л авинны х вентилей,
р а ссч и тан н ы х на т о к и 10— 1000 А и н а п р яж ен и я д о 2000 В , д о п у с т и ­
мая величина эн ер ги и , р а ссеи ва ем ой в обр а тн ом направлении при
п е р ен а п р я ж ен и я х , с о с т а в л я е т 0 ,2 — 1 Д ж .
В ы п р ям и тел ьн ы е ст о л б ы и бл о к и и сп о л ь з у ю т ся в в ы с о к о в о л ь т ­
ны х вы п ря м и тел ях и у м н о ж и те л я х н а п р я ж ен и я . К о н ст р у к т и в н о
он и п р ед ста в л я ю т с о б о й од н у или н е с к о л ь к о гр у п п сп ец и ал ьн о
п од обр а н н ы х д и о д о в , п осл ед ов а тел ьн о соеди н ен н ы х м еж ду с о б о й .
Эти гр уп п ы п ом ещ аю т в пл а стм а ссовы й к о р п у с и зал и ваю т полимер и зую щ ей ся см ол ой . В ы прям и тельн ы е ст о л б ы в отли чие от в ы п р я ­
м ительны х б л о к о в д о п у с к а ю т п осл ед ов а тел ьн ое и парал лел ьн ое
соеди н ен и е.
В ол ьт-ам п ер н ы е
ха р а к тер и сти к и
вы п рям ител ьны х
ст о л б о в и б л о к о в по ф орм е со в п а д а ю т с В А Х , а их парам етры ана­
л огичн ы парам етрам вы п рям ител ьны х д и о д о в .

в та б л . 1 . 1 приведены н е к о т о р ы е парам етры вы п ря м и тел ьн ы х
д и о д о в , си л о в ы х вентил ей, в ы п ря м и тел ьн ы х с т о л б о в и б л о к о в .
О бозн ачен и я п р и б о р о в в дан ной и п о сл е д у ю щ и х т а б л и ц а х , в ы п у с­
каем ы х в н а стоя щ ее врем я, н о р а зр а б о т а н н ы х д о 1964 г ., с о о т в е т ­
ст в у ю т Г О С Т 5461 — 59.
Таблица 1.1
Тип

и обозн ач ен и е
п ри бор а

'п р . с р А

Кремниевые
К Д 1 0 3 А -К Д 1 0 5 В
Д206— Д 2 П
Д217— Д218
Д226— Д226Е

диоды

0,1— 0,3
0,1
0,1
0,3

Кремниевые
Д202— Д205
Д214— Д 215Б
Д221— Д222
Д229— Д230Б
Д231— Д234БП
Д242— Д248БП
2Д 201А— Г
К Д 202А— G
К Д 203А— Д
К Д 2абА — В
2Д212А
2 Д 2 1 3 А -Б

^ 'п р . срв

диоды

10— 500
320— 500
10— 320
320— 500
10— 200

Кремниевые
К Ц 401А — КЦ401Б
2Ц101А
2Ц103

0,4— 0,5
10
10

11

100— 400
100— 200
400— 600
200 400
300— 600
100— 600
100— 200
50— 600
600— 1000
400— 600
200
200

силовые

1 .1 -7

—

5000
1000
50 ООО

0,5
3
0,5
0,05
3
3
3
0,9
1.5
0,7
0,05
0,2

50 ООО
1000
3000
1000
1000
1200
—

5000
1000
1000
100 000
100 ООО

вентили
6

40
40
4— 20
20
20

100— 3800
100— 1400
4 0 0 -1 5 0 0
400— 1500
100— 1000

500
700
2000

50— 500
50— 500
50— 500
50— 500
100 ООО

столбы

1 500— 10000]

выпрямительные
2,5
8,3
10

0 ,0 5 - 0 .3
0,05
0,05
0,3

мощности

выпрямительные

Кремниевые
j1 0,05— 0,3

мощности

средней

1,35— 2,2
1,7 - 2 , 2
1,35— 1,6
1,6 — 1,8
0,7 - 1 , 2

/макс»
Гц

30— 600
100— 600
800— 1000
400

1
1
1
1
1— 1,5
1— 1,5
1
0,8
1
1,2
1
1- 1,2

Кремниевые

Д1004— Д1011А

малой

1— 1,2
1
0,7
1

0,4
2— 10
0,4
0,3— 0,4
5— 10
5— 10
5— 10
1 -5
10
10
1
10

В10— В500
ВВ320— ВВ500
ВЛЮ — ВЛ320
ВЛВ320— В Л В500
ВЧЮ — ВЧ200

^обр. м акс
В

0,1

1

20 000

блоки
0,1
0,01
0,01

1 ООО
20 000
50 ООО

3. СТАБИЛИТРОНЫ

И СТАБИСТОРЫ

С таби л и тр он — э т о п о л у п р о в о д н и к о в ы й д и о д , у к о т о р о г о на
обр а тн ой ветви В А Х им еется у ч а ст о к , р а сп ол ож ен н ы й в обл а сти
эл е к т р и ч е ск о г о п р о б о я (р и с. 1.3, а), ^ о т у ч а с т о к , х а р а к т е р и з у ю ­
щ и й ся сл а бой з а в и си м о сть ю н а п р я ж ен и я о т т о к а , я в л я ется р а ­
боч и м .
Д л я и зготов л ен и я ста б и л и т р о н о в и сп о л ь з у ю т крем н и й , та к как
крем ниевы е р -п -п е р е х о д ы им ею т н ебол ьш и е о б р а т н ы е т о к и , не п р и ­
в одя щ и е к са м о р а з о гр е в у п о л у п р о в о д н и к а ка к в п р ед п р об ой н ой
о б л а сти , т а к и в о б л а ст и эл е к т р и ч е с к о го п р о б о я . П о э т о м у п е р е х о д
в обл а сть п р о б о я р езки й , а р а боч и й у ч а ст о к , идущ ий п р а к ти ч ески
dcm.%/°C

0,1
Ж б т т ш и !„,в

Г
Рис. 1.3.

Характеристики

стабилитронов.

п ар а л л ел ьн о оси т о к о в , не имеет о б л а ст и о т р и ц а т е л ь н о го с о п р о т и в ­
л ен и я , х а р а к т е р н о й для т е п л о в о г о п р о б о я . Н а п р я ж е н и е п р о б о я ,
я в л я ю щ ееся н а п р яж ен и ем ста б и л и за ц и и , за в и си т от п а р а м етр ов
и сх о д н о го п о л у п р о в о д н и к а и т е х н о л о ги и е го о б р а б о т к и . У ст а б и л и ­
т р о н о в с н и зк о о м н о й ба з о й , р а б о т а ю щ и х при н а п р я ж е н и я х ст а б и л и ­
зации д о 3 В , п р о б о й н о си т тун н ел ьн ы й х а р а к те р . В д и а п а зон е
н а п ряж ен ий о т 3 д о 7 В п р о б о й о п р ед ел я ется сов м естн ы м дей стви ем
т у н н ел ь н о го и л а в и н н ого м ех а н и зм ов п р о б о я . У ст а б и л и т р о н о в
G вы сок оом н ой б а з о й , р а б о т а ю щ и х при н а п р я ж е н и я х ста би л и за ц и и
свы ш е 7 В , п р об ой н о сн т л авинны й х а р а к т е р , та к как р -п -п е р е х о д ы
имеют зн а ч и тел ьн у ю ш и р и н у , и п о э т о м у н а п р я ж е н н о ст ь эл е к т р и ч е ­
с к о г о поля в н и х н ед оста точ н а для в озн и к н ов ен и я ту н н е л ь н о го
п р о б оя .
П р я м а я ветвь В А Х ст а б и л и т р о н а п р а к ти ч еск и не отл и ча ется
от пр я м ой ветви В А Х в ы п р я м и те л ьн о го д и од а .
К осн ов н ы м парам етрам ста б и л и т р о н о в о т н о с я т с я :
Н а п р я ж ен и е ста би л и за ц и и i/ст — падение н а п р я ж ен и я на ст а ­
б и л и тр он е при п р ох о ж д е н и и з а д а н н о го т о к а ста би л и за ц и и . Д ля
х а р а к те р и ст и к и изменения
на р абоч ем у ч а стк е в п а сп ор тн ы х
дан н ы х п р и в од я т д оп у сти м ы й р а з б р о с н а п р яж ен и я ста би л и за ц и и
Д (/ст (в п р оц ен та х ).
Т ок стабилизации /ст — т о к , соотв етств у ю щ и й напряж ению ста­
билизации (Уст. В справочной литературе п р и водятся такж е зна­

чения минимального тока стабилизации / „ . мин, с о о т в е т а в у ю щ е г о
началу рабочего участка, и м аксим ального
тока
стабилизации
Уст „акс. при котор ом рассеиБземая м ощ н ость не превыш ает д о п у с ­
тим ого значения.
Д иф ф еренц иальное со п р о т и в л е н и е г „ — со п р о т и в л е н и е , х а р а к ­
т ер и зу ю щ ее наклон р а б о ч е го у ч а ст к а . В еличина г „ = d V c J d h f
ха р а к тер и зует степ ен ь ст а б и л ь н о ст и н а п р я ж ен и я ста би л и за ц и и
при изменении ток а ста би л и за ц и и . В за в и си м ости о т величины Гст
ста би л и тр он ы м ож н о у сл о в н о р а здел и ть на две гр у п п ы : р е г у л и р у ю ­
щ ие (общ его н азн ачен и я), и сп ол ьзу ем ы е в ст а б и л и за т о р а х и огр а н и ­
чи тел ях п о ст о я н н о г о и п ер ем ен н ого н а п р я ж ен и я , и о п о р н ы е (п р ец и ­
зи он н ы е), к о т о р ы е с л у ж а т источн и кам и э т а л о н н о г о нап р яж ен и я
в сх е м а х , где т р е б у е т с я в ы сок а я степ ен ь ста би л и за ц и и н а п р я ж ен и я .
Т ем п ер атур н ы й коэф ф ициент нап р яж ен и я
ста би л и за ц и и Ос,
п р ед ставл яет с о б о й о т н о си т е л ь н о е изм енение н а п р яж ен и я ста б и л и ­
зац и и , со о т в е т ст в у ю щ е е изм енению тем п ер а ту р ы на один гр а д у с
при п остоя н н ом т о к е ста би л и за ц и и :
CtcT — ~jj

1

^

1ЛП0/ I

l/(.^=const»

Граф ик, п оказанны й на р и с. 1.3, б, х а р а к т е р и з у е т изм енение Ос,
в за в и си м ости о т величины н а п р яж ен и я ста б и л и за ц и и . И з граф ика
ви дн о, что в сл у ч а е пр еобл адан и я т у н н е л ь н о го п р о б о я {Ucr <
< 5 ,4 В) Ост отр и ц ател ен . Б о л е е в ы со к о в о л ь т н ы е ста би л и тр о н ы ,
у к о т о р ы х п р еобл ад а ет лавинны й п р о б о й , им ею т пол ож и тел ьн ы й
Сет. Н а п р а к ти к е для сн и ж ен и я
п о сл е д о в а т е л ь н о с о ста би л и ­
т р о н о м , р аботаю щ и м в н ор м а л ьн ом (о бр а тн о м ) н ап р авл ен и и , вкл ю ­
чаю т один или н е ск о л ь к о с т а б и л и т р о н о в , р а б о та ю щ и х в п рям ом на­
правл ен и и . Э то о б у с л о в л е н о тем , что прям ая ветвь В А Х ста б и л и ­
т р он а имеет отр и ц ател ьн ы й тем п ера тур н ы й коэф ф ициент н а п р я ж е­
н и я. В м есто ста б и л и т р о н о в в прям ом н ап равл ени и м о г у т бы ть
вкл ю чены вы п ря м и тел ьн ы е ди оды , у к о т о р ы х прям ая ветвь В А Х
т а к ж е имеет отри ц а тел ьн ы й тем п ер а ту р н ы й коэф ф ициен т нап р я­
ж ен и я , или т е р м о р е з и ст о р ы , им ею щ ие отри ц а тел ьн ы й тем п ер а ту р ­
ный коэф ф ициент с о п р о т и в л е н и я . Э тот прин цип и сп о л ь з у е т ся при
и зготов л ен и и п р ец и зи он н ы х ста б и л и т р о н о в , у к о т о р ы х п о л у п р о ­
в од н и к овы й эл ем ен т со д е р ж и т три р -п -п е р е х о д а : один р а боч и й ,
а два д р у г и х , вкл ю ч ен н ы х п осл е д о в а те л ь н о с р абоч и м в прямом
н ап р авл ен и и , к ом п ен си р у ю щ и е .
М а к си м а л ь н о д оп у сти м а я р а ссеи ва ем а я м о щ н о сть Рмакс — до­
п у ст и м о е значени е п остоя н н ой или средн ей р а ссеи в а ем ой на ста би ­
л и тр он е м ощ н ости , при к о т о р о й обесп еч и в а ется заданная надеж ­
н о ст ь . В еличина Р макс При повы ш ении т ем п ер а ту р ы сни ж ается
п о л и н ей н ом у з а к о н у .

К ром е перечисленны х параметров, в справочниках часто при­
водя тся максимальные значения прямого ток а /пр. мако и падения
напряж ения при прохож ден и и прям ого тока f/np. макс
Д л я ста би л и за ц и и н и зк о в о л ь тн ы х н а п р я ж ен и й и сп о л ь зу е тся
прям ая в ет в ь В А Х . Т а к и е п р и б о р ы , назы ваем ы е ст а б и ст ор а м и ,
и м ею т н а п р я ж ен и е ста б и л и за ц и и в д и а п а зо н е 0 ,3 — 1 В и х а р а к т е ­
р и з у ю тся о тр и ц а тел ьн о й вел ичиной Сст.
О с о б у ю г р у п п у ср ед и ст а б и л и т р о н о в с о с т а в л я ю т д в у х а н о д н ы е
(д в у х ст о р о н н и е ) ст а би л и т р о н ы , к о т о р ы е им ею т си м м етр и ч н ую В А Х
(р и с. 1.3, в). В д в у х а н о д н ы х ст а б и л и т р о н а х и сп о л ь зу е т ся т р е х с л о й ­
ная сим м етричная р -п -с т р у к т у р а . П рин цип р а боты п р и б о р о в о с н о ­
ван на см ы кан и и сл о е в о б ъ е м н о го за р я д а , к о т о р о е н а ст у п а е т при
та к ом н а п р я ж ен и и , к огд а грани ца о б л а сти о б ъ е м н о го за р яда о б р а т ­
н о в к л ю ч е н н о го р -п -п е р е х о д а д о х о д и т чер ез б а з о в у ю о б л а ст ь д о
гр ан и ц ы о б л а ст и о б ъ е м н о го за р я д а п р я м о в к л ю ч е н н о го р -м -п ер ех од а . П р и эт ом р е з к о ув ел и ч и в а ется т о к через с т р у к т у р у , к а к при
эл ек т р и ч еск ом п р о б о е . Н а п р я ж е н и е см ы кания (н а п р я ж ен и е с т а б и ­
л и зац и и ) за в и си т от ш ирин ы и у д е л ь н о г о со п р от и в л е н и я ба з о в о й
о б л а ст и .
Д в у х а н о д н ы е ст а б и л и т р о н ы д о п о л н и т е л ь н о х а р а к т е р и з у ю т ся
н еси м м етр и ч н ость ю н а п р я ж ен и я ста би л и за ц и и Яст, п р ед ста в л я ю Таблица 1.2
н
да

и
Тип с та б и л и ­
т р он а

ш
н
и

а

S

и
и

J ,

«вт*

С

5

и
«
со
S
Ci,

О д н о в т о р о н н и е
Д 808— Д811, Д813
Д 8 И А -Д 8 1 4 Д
Д 8 1 5 А -Д 8 1 5 Ж
Д 816А — Д 81 7Г П
Д 818А — Д 818Е
2С 156А, 2 0 1 68А
К С 1 9 6 А -Г
2 С 9 2 0 А -2 С 9 8 0 А
К С 1 3 3 А -К С 1 6 8 А
K C t91M , Н , П , Р
К С 2 П Б — К С 211Д
К С 620А — К С 680А
СК1, С К 2
СК С-15
С К Т-15

7— 14
7— 14
5,6 — 18
22— 150
9
5 ,6 — 6,8
9 ,6
120— 180
3 ,3 — 6.8
9,1
11
120— 180
5 ,6 — 300
5 ,6 — 400
8— 9

5

_5
50
10
10

_
10
«_
10
20— 50
25— 2000
25— 2000
800— 1600

1
1
25— 50
5— 10
3
3
3
2 ,5 — 5
3
5
5
2 ,5 — 5

3 3— 20
4 0 -2 4
1400— 450
230— 50
33
55— 45
20
4 2 -2 8
81— 45
15
33
28— 33

_

G— 18
6— 18
0 ,6 -3
7— 50
12
1 0 -4 6
18
100— 220
28— 65
18
15
150— 330
0 ,5 — 150

—

—

—

—

—

_
_

0,28
0,34
8
5
0,3
0.3
0,2
0,16
5
0,02— 0,1
0,3
0 ,0005— 0.005 : 0,15
0,0 0 5 — 0,0 2
0,28
0 ,2
5
0 , 0 4 5 - 0 ,1 5
10— 15
0,07— 0,095
0,07— 0.095
0,0 4 5 — 0,11
0 ,1 2 - 0 ,1 4
0,02
0 ,05— 0 ,0

—

—
—

Д в у Xа н 0 д н ы е
В К Л С -5
О Н С К -7
О Н С К -9
О Н С К -1 5

400— 1500
1200— 1799
1800— 2599
400— 900

5

_
16— 33

_
,
_
123— 225

15

щей р а зн о ст ь н а п р я ж ен и й ста би л и за ц и и при д в у х равны х по а б с о ­
л ю тн ой вел ичине и п р о т и в о п о л о ж н ы х п о зн а к у заданн ы х то к а х
стаби л и за ц и и . Д в у х а н о д н ы е ста би л и тр о н ы в ы п у с к а ю тся на р абочие
нап р яж ен и я д о 5000 В при т о к а х ста би л и за ц и и д о 1 А с д о п у с к а е ­
мым ур ов н ем р а ссеи в а ем ой эн е р ги и д о 100 Д ж . О н и и сп о л ь з у ю т ся
в у стр о й ств а х п р е об р а зо в а т е л ь н о й те х н и к и для сн и ж ен и я перен а­
пр я ж ен и й л ю б о й п о л я р н о сти , в м ощ н ы х о гр а н и ч и тел я х н а п р я ж е­
ния и т . д .
В та бл . 1.2 приведены н е к о т о р ы е п ар ам етр ы ста б и л и т р о н о в .

4, УНИВЕРСАЛЬНЫЕ, ИМПУЛЬСНЫЕ
И СВЕРХВЫ СОКОЧАСТОТНЫЕ ДИОДЫ.
ВАРИКАПЫ

В у н и в ер са л ь н ы х д и о д а х , п редн азн ачен н ы х дл я и сп ол ьзов а н и я
в сх ем а х н ел и н ей н ого п р е о б р а зо в а н и я эл е к т р и ч е ск и х си гн а л ов
(вы п рям л ение, д етек ти р о в а н и е и т . д .) в д и а п а зон е ч а стот д о
1000 М Г ц , и сп о л ь з у ю т с я точеч н ы е р -л -п е р е ходы , р азм еры к о т о р ы х м еньш е х а р а к тер и сти ч еск ой дл ины , оп р ед ел я ю щ ей ф и зи ческ и е
п р оц ессы в р -п -п е р е х о д е (н а п р и м ер , толщ ина
/э-п -п е р е х о д а ).
Т оч еч н ы е п ер ех од ы
им еют
н е б о л ь ш у ю пл ощ адь. П о э т о м у у н и вер са л ьн ы е
ди оды х а р а к т е р и з у ю т ся
малыми прямыми
токам и не бол е е 150 м А и ни зким и зн а ч ен и я ­
Рис. 1.4. В А Х уни­
ми д оп у ст и м ой м ощ н ости р а ссе я н и я .
версального диода.
Д ля у н и в ер са л ьн ы х д и о д о в ха р а к тер н ы
ср а в н и те л ь н о н и зк и е р а боч и е н а п р яж ен и и (д о 150 В ), что о б ъ я с ­
н я ется резки м в о зр а ста н и е м о б р а т н о г о т о к а при повы ш ении н а п р я ­
ж ения из-за с у щ е с т в е н н о г о увели чен и я т о к а утеч ки и т о к а терТаблица 1.3
Тип у н и в е р са л ь н о г о
ди од а

Д 2 А — Д2И
Д 9 А — Д9М
Д10— Д10Б
Д11— Д 14А
Д15— Д16
Д101— Д 106А
Д223— Д 223Б
ГД 402А — ГД 402Б

'п р . м а к с
мА

^ обр. макс
В

8— 50

15— 40
3— 8

60
3— 15
100— 150
20— 50
25
________

10— 150
10— 100
10
30— 100
30— 50
30— 100
50— 150
15

^обр- “ А

0,1— 0,25
0,06— 1
. 0 , 1— 0,2
0.05— 0,1
0.3— 0,5
0,03— 0,1
0,0005— 0,001

1— 2
1— 2
1
1
1
0.5

0 .1

0.5— 0.8

;т .-»

„У к р и

пФ

с I.; п р о е к т *

—

^м акс
М Гц

150
40
100
150
300
600
30
100

м оген ер а ц и и . В обл а сти п р о б о я на о б р а т н о й ветви В А Х имеется
у ч а ст о к аЬ с отр и ц а тел ьн ы м со п р о ти в л е н и е м (р и с. 1.4).
О сн овн ы м и парам етрам и у н и в ер са л ьн ы х д и о д о в (та б л . 1.3) я в ­
л я ю тся предельный гок /„р. макс, максимальное обратное напряже­
ние Uo6p. макс. обратный ток /обр, предельная частота /„акс и про­
ходн ая ем к ость Спр, представляю щ ая со бо й величину статической
ем кости м еж ду зажимами диода.
И м п у л ьсн ы е д и од ы , р а б о т а ю щ и е в р еж и м е п ер ек л ю ч ен и я в б ы с­
тродей ствую щ и х пмпульсных схемах (л огические схем ы , диодны е
ограничители и ф иксаторы уровня и
т. д .) , д ол ж н ы обл адать минимальной
д л и тел ьн остью переходны х п р оц ессов
при вклю чении и выключении.
П р о ц е сс вкл ю ч ен и я х а р а к т е р и з у ­
ется уста н овл ен и ем п р я м о го падения
н а п р я ж ен и я на д и о д е . И з р и с. 1.5, а
в и дн о, ч то в начал ьн ы й м ом ент в к л ю ­
чения на со п р о т и в л е н и и ба зы им еется
зн а ч и тел ьн ое падение н а п р яж ен и я
Иб,
которое
п остеп ен н о
убы вает
в сл ед ств и е ум ен ьш ения с о п р о т и в л е ­
ния б а з ы Лб. У м ен ьш ени е Гб о б у с л о в ­
л ен о п р о ц е ссо м н ак оп л ен и я в ба зов ой
Рис. 1.5. Графики переходных
о б л а сти ди ода н еосн ов н ы х носи тел ей
проц ессов в диоде;
за р я д а , и н ж ек ти р уем ы х эм и ттер ом .
а — при вк л ю чен и и ; б — при в ы к л ю Н а п р я ж ен и е на р -л -п е р е х о д е L/nep,
как и об ы ч н о, у вел и ч и ва ется от нуля
д о у ста н о в и в ш е го ся зн а ч ен и я. О бщ ее падение н а п р я ж ен и я на д и о ­
де, я в л я ю щ е го ся су м м ой U q + б'пер, и зм ен яется в за в и си м о сти от
соот н о ш ен и я меледу этим и н а п р я ж ен и я м и . Д л и т е л ь н о ст ь п р оц есса
вкл ю чения сн и ж а ется при ум ен ьш ении со п р о ти в л е н и я б а зо в о й
обл а сти и площ ади /?-п -п ер ех од а .
В ы к л ю ч ается д и од на п р а к ти к е д вум я сп о со б а м и . П ри первом
с п о с о б е чер ез д и од п осл е прек ращ ен и я и м п ул ьса п р я м о го т о к а п р о ­
х од и т т о к о б р а т н о г о н а п р а вл ен и я , вы званны й п осл еи н ж ек ц и он н ой
Э Д С , к о то р а я со ст о и т из падения н а п р яж ен и я на о тк р ы то м ди од е
и Э Д С Д е м б е р а , о б у сл о в л е н н о й разли чием п од в и ж н остей э л е к т р о ­
н ов и д ы р о к . П осл еи н ж ек ц и ои н а я Э Д С п о ст еп е н н о ум ен ьш ается
в сл ед ств и е р асса сы в а н и я н а к оп л ен н ы х в б а зе н оси тел ей заряда
и з-за р еком би н ац и и , и обр а тн ы й т о к убы в а ет д о н у л я .
П ри в тор ом с п о с о б е п осл е подачи на д и од и м п ул ьса н ап ряж ен ия
о б р а т н о й п ол я р н ос ти (р и с. 1.5, б) н е к о т о р о е время р -п -п е р е х о д
оста ется в со ст о я н и и п р я м о го вкл ю чен и я в сл ед ств и е т о г о , ч то к он ­
центрация н ер а в н ов есн ы х н оси тел ей з а р я д а , н а к оп л ен н ы х в б а з о ­

вой обл а сти при п р о х о ж д е н и и п р я м о го т о к а , отли чна о т нуля
и ск а ч к ом и зм ен и ться не м о ж е т . П р и этом через д и од п р о х о д и т
обр атн ы й т о к , величина к о т о р о г о за в и си т от внеш н его нап ряж ения
и соп р оти в л ен и я цепи д и о д а . Ч ер ез н е к о то р ы й п р о м е ж у т о к времени
и збы точн ы е н оси тел и зар яда и счеза ю т в сл ед ств и е п р о ц е сса р е­
к ом бинац ии и н а п р я ж ен и е на уз-м-переходе падает д о н у л я . С э т о г о
мом ента врем ени р -п -п е р е х о д ок а зы в а е тся вкл ю ченны м в обр а тн ом
нап равл ен и и и со п р о т и в л е н и е е го в о з р а ст а е т . О б ра тн ы й т о к в тече­
ние п р ом еж у тк а врем ени
ум ен ьш ается д о ст а ц и о н а р н о го зн а ч е­
н и я. В рем я в осста н о в л ен и я о б р а т н о г о с о п р о т и в л е н и я
4осст =
= ^1 + ^ 2 сн и ж а ется с ум еньш ением тол щ и н ы и площ ади б а зо в о й
о бл а сти , а т а к ж е при увели чении к р у ти зн ы и м п ул ьса нап ряж ения
обр а тн ой п о л я р н о с т и . Д л я ум ен ьш ения 4осст сл е д у е т сн и ж а ть
к ол и ч еств о и збы точ н ы х н оси тел ей за р я д а , н а к а п л и в а ю щ и х ся в б а ­
зов ой о б л а ст и ди од а при п р отек а н и и п р я м о го т о к а .
О с о б у ю гр у п п у и м п у л ь сн ы х д и о д о в , у к о т о р ы х эф ф ект н а к о п л е ­
ния о т с у т с т в у е т , с о с т а в л я ю т д и од ы Ш оттк и (д и оды на «го р я ч и х »
эл ектр он ах), в котор ы х и сп ол ьзуется вы прямляю щ ий к о н та к т ме­
та л л — п о л у п р о в о д н и к . О сн о в о й ди од а я в л я е тся н и зк о о м н а я п о л у ­
п р ов од н и к ов а я пл астинка с эл е к т р о н н о й э л е к т р о п р о в о д н о с т ь ю ,
на к о т о р о й со з д а е т ся в ы со к о о м н а я пленка тол щ и н ой 1— 1,5 мкм
п ол у п р ов од н и к а и -ти п а . Н а п о в е р х н о с т ь пленки н а н о ся т м етал ли­
чески й сл о й , сл у ж а щ и й о д н ов р ем ен н о эл ек тр и ч еск и м к о н та к том .
Е сл и к т а к о м у п е р е х о д у п р и л о ж и т ь внеш нее н а п р я ж ен и е, т о п р а к ­
ти ч еск и все падение н а п р я ж ен и я б у д е т п р и х о д и т ь ся на у з к у ю
в ы со к о о м н у ю о б л а с т ь , н а п р я ж е н н о ст ь эл е к т р и ч е с к о г о пол я в к о ­
т о р о й д о ст и г а е т зн а чи тел ьн ы х величин (д о 10® В /м ). В р е зу л ь та т е
эл ек тр он ы «р а з о гр е в а ю т с я », т. е. п р и о б р е т а ю т эн е р ги ю , д о с т а т о ч ­
н у ю дл я п р еод ол ен и я п оте н ц и а л ь н о го б а р ь е р а п ер ех од а м е т а л л п о л у п р о в о д н и к и п е р е х о д я т в м ета л л и ч ески й сл о й . П о с к о л ь к у
н оси тел и за р я д а при эт о м не н а к а п л и в а ю тся , т о и н е р ц и о н н о ст ь
д и од ов Ш оттки невел и ка и оп р е д е л я е тся т о л ь к о за р я д н о й е м к о стью
п ер ех од а и врем енем п р ол ета эл е к т р о н о в через сл о й в ы со к о о м н о го
полупроводн ика.
^ ф е к т н а к оп л ен и я не всегд а отр и ц ател ен и и сп о л ь з у е т ся в д и о ­
д а х с н а к оп л ен и ем за р я д а (Д Н З ), к о т о р ы е н а зы ва ю т та к ж е н а к оп и ­
тельны м и д и од а м и . В эт и х д и о д а х в ба з о в о й о б л а ст и со зд а е т ся не­
равн ом ер н а я по ш и р и н е ба зы к он ц ен тр а ц и я п р и м есей . В р е зу л ь та те
возн и к а ет эл е к тр и ч е ск о е пол е, п р е п я т ст в у ю щ ее н а к оп л ен и ю н о си ­
телей зар я д а в отдал ен н ы х от р -п -п е р е х о д а о б л а с т я х базы . П о это м у
при п р ох о ж д ен и и п р я м о го т о к а осн о в н а я ч а сть и збы точн ы х н оси те­
лей заряда н ак а п л и ва ется вбл изи р -« -п е р е х о д а . Е сл и к Д Н З при­
л о ж и т ь о б р а т н о е н ап р я ж ен и е, т о в течен и е врем ени
(р и с. 1 .5 , б)
обр а тн ы й т о к , а н ал оги ч н о ранее р а ссм о т р е н н о м у , не и зм ен яется.

к м ом ен ту ок он ч а н и я
в б а зе о с т а е т с я н езн а ч и тел ьн ое к о л и ч е ств о
и збы точ н ы х н оси тел ей и п о э т о м у п р о ц е сс их р а сса сы в а н и я п р о и с­
х о д и т за н ебол ьш ой п р о м е ж у т о к врем ени
к - Э то с в о й с т в о
Д Н З п о зв ол я ет и сп о л ь з о в а т ь их в к а ч еств е ф ор м и р ов а тел ей п р я м о­
у го л ь н ы х и м п у л ь сов с о ч е н ь кр у ты м и ф рон та м и .
К осн ов н ы м п арам етрам и м п у л ь сн ы х д и о д о в (та бл . 1.4) от н о ся тС Я ! п р е д е л ь н ы й Т О К / п р . м а к о м а к си м а л ьн ое о б р а т н о е н а п р я ж ен и е
Uo6p. макс. обратны й ток /обр, время восстановления обр атн ого с о ­
противления ^восст, ем к ость диода Сд, максимальный им пульс тока
/имп. макс. представл яю щ ий собой наибольш ее значение тока в им­
п ул ьсе заданной д л и тел ьн ости , к отор ое не вызывает повреж дения
ди ода, а такж е им пульсное прямое сопротивление /?имп. пр. являю­
щ ееся отнош ением им пульсного напряж ения на диоде к вызвави:ему его и м пульсу тока.
Таблица 1.4

Тип и м п у л ь сн о г о
диода

CSо

и

Д18
Д19— Д19Б
Д20
Д 2 1 9 А — Д220Б
ДЗЮ
Д 3 1 1 -Д 3 1 2
2Д503А— 2Д 503Б
ГД 507А
КД512А
КД514А

20

20

50

45— 60

20— 40
10
50— 100

100

20

2 0 -5 0
20
500
20— 80 30— 100
10—20
30
16— 35
20
15
10—20

10

10

50
1

100
100
4
50
5— 100
5

80

0.5

50

70
50
15
400
500
300
15
800
50— 500 1.5— 3 250— 500
10
2.5— 5 1 0 0 — 2 0 0

100

0,8

100

1

1
0,9

100— 200
20— 50

100
250— 400

100
5 0 -7 5
3
20— 30
50— 70
80

Сверхвысокочастотные (С В Ч ) д и од ы и сп о л ь з у ю т ся в у ст р о й с т в а х ,
р а б ота ю щ и х в са н ти м е тр о в о м и м и л л и м етр ов ом д и а п а зон а х вол н.
В за в и си м о сти о т назначен ия ди од ы С В Ч р а зд е л я ю тся на см е си те л ь­
ны е, п р ед н азн ачен н ы е дл я п р е о б р а зо в а н и я С В Ч си гн а л а и сигнала
гетероди н а в си гн а л п р о м е ж у т о ч н о й ч а ст о т ы ; д ете к то р н ы е (ви д ео­
д и од ы ), предн азн ачен н ы е для д етек ти р ова н и я С В Ч кол ебан и й ,
т . е. для п р еоб р а зов а н и я и м п ул ьса С В Ч кол ебан и й (р а д и ои м п ул ьса )
в и м п ул ьс оги ба ю щ ей (в и д е о и м п у л ь с); п а р а м етр и ч ески е, предназ­
начен ны е для р а б оты в у си л и т е л я х С В Ч к о л еб а н и й ; р е гу л и р у ю щ и е ,
предназначенн ы е для р а б о т ы в п ер е к л ю ч а т е л я х , огр а н и ч и тел я х
и м о д у л я т о р а х С В Ч к о л еба н и й ; у м н ож и тел ьн ы е, и сп ол ьзу ю щ и еся
для ум н ож ен и я С В Ч кол еба н и й ; ген ер а тор н ы е, предназначенны е

для ген ери р ован и я С В Ч кол еба н и й . В к а ч еств е д и о д о в С В Ч и сп о л ь ­
зу ю тся ди оды с точечны м и р -п -п е р е х о д а м и , л ави н н о-п р ол етн ы е
(Л П Д ), ди оды Ш отт к и , Д Н З , ди оды Ган на и д р .
К осн ов н ы м п арам етрам д и о д о в С В Ч о т н о с я т с я ; е м к о ст ь , и н дук­
ти в н ость , п отер и п р ео б р а зо в а н и я , д о б р о т н о с т ь , ч у в ств и те л ь н о сть
по т о к у и д р . Эти парам етры х а р а к т е р и з у ю т св о й ст в а д и о д о в С В Ч
при и сп ол ьзова н и и их в к о н к р е тн о м к л а ссе сх ем .
В ари кап ы — э т о п о л у п р о в о д н и к о в ы е ди оды , в к о т о р ы х и сп ол ь­
зу ется з а в и си м ость ем к ости от вел ичины о б р а т н о г о н а п р яж ен и я.
В ари капы предназначены для прим енения в к а ч естве нелинейны х
к он д ен са тор ов с эл ек тр и ч еск и у п р а в л я ем ой вел ичиной ем к ости .
Р а зн ов и д н остью в а р и к а п о в я в л я ю т ся в а р а кт о р ы , предназначенн ы е для ум н ож ен и я С В Ч с
си гн а л ов.
И звестн о, что з а р я д и ш ирина р -п -п е р ехода
и зм ен яю тся в за в и си м о сти от ве­
личины и п ол я р н ос ти вн еш н его н а п р я ж е ­
ни я. К р ом е т о г о , вел ичина за р я д а избы точ н ы х
носи тел ей в ба зо в о й об л а сти т а к ж е изм ен яется
при изменении н а п р я ж е н и я . С л ед ов а тел ьн о, д
ди од м ож н о о х а р а к т е р и з о в а т ь д вум я е м к о ст я ^
ми: ба р ь е р н о й , отр а ж а ю щ ей изм енение за р я рис. 1.6. Вольт-фарадДОВ в р -/г-п ер ех од е, и ди ф ф узи он н ой (за р я д ная характеристика ван ой ), отр а ж а ю щ ей изм ен ение з а р я д о в в б а з о рикапа.
вой о бл а сти .
Д иф ф узионн ая е м к о ст ь , п р еобл а да ю щ а я при прям ом вклю чении
д и од а , х а р а к те р и з у е т ся си л ьн ой з а в и си м о сть ю от тем п ературы
и частоты и имеет н и зк у ю д о б р о т н о с т ь . П о э т о м у в а р и ка п ы и сп о л ь ­
з у ю т ся при обр а тн о м в кл ю чен и и , когд а п р еобл а д а ет барьерн ая
е м к ост ь . З н ачение ба р ь е р н о й ем к ости м ож ет бы ть оп р ед ел ен о из
уравнени я
С = es.f)S/l
(S — п л ощ адь, а I —
— ш ирин а р -п -п е р е х о д а ), из к о т о ­
р о г о видн о, что ем к о ст ь за в и си т от св о й с т в п о л у п р о в о д н и к а , к о н ­
стр у к ц и и /?-п -п ер еход а и п р и л о ж е н н о го н а п р я ж ен и я .
В а ж н ой х а р а к т ер и ст и к о й в а р и к а п ов яв ля ется вольт-ф арадная
х а р а к тер и сти к а , п р ед ста вл яю щ а я с о б о й за в и си м ость ем к ости вар и ­
капа от величины о б р а т н о г о н а п р яж ен и я (р и с. 1 .6 ).
К основн ы м параметрам варикапов (табл . 1.5) о т н о ся тся ; номи­
нальная ем к ость Сном при обратном напряжении Uo6p = 4 В ; мак­
симальная Смаке и минимальная С„„н ем кости при минимальном
и максимальном обратном напряжении; д о б р о т н о сть Q, представ­
ляющ ая собой отнош ение реактивного сопротивления к полному

Т аблица

1.5

Тип варикапа

Сном- "Ф

Q, не менее

^^мaкc^ ®

Д 901А— Д901Е
Д902
2В102А— 2В 102Ж
2В 103А — 2В103Б
2В104А — 2В104Д

22— 44
6— 12
1 4 -3 7
18— 48
90— 192

25— 30
30
40— 100
40— 50
100

45— 80
25
45
80
45— 80

Примечание.

Для

варикапов

Д 901А — Д902

Т К Е = 5 • 10 ^

1 /°С

(при t/обр = 4В).
сопротивл ен ию потерь на заданной частоте; температурный к оэф ­
фициент ем к ости Т К Е , характеризую щ ий отнош ен ие относител ь­
ного изменения ем кости при за­
дан ном напряж ении к вызвавш е­
му его а бсол ю тн ом у изменению
тем пературы и др.
5. ТУННЕЛЬНЫ Е И ОБРАЩЕННЫЕ
ДИОДЫ

Т ун н ел ьн ы м и
н а зы ва ю тся
д и од ы на о сн о в е вы р ож ден н ы х
пол упроводн иков, у
которы х
ту н н ел ьн ы й эф ф ект п р и вод и т к
п оя в л ен и ю на п р я м ой
ветви
В А Х у ч а стк а с отр и ц а тел ьн ой
ди ф ф ерен циальной
проводим о­
ст ь ю .
С у щ н о ст ь ту н н е л ь н о го эф ф ек­
та за к л ю ч а ется в т о м , ч то име­
Рис.
1.7.
Энергетические
диаграм­
ется м ал ая, н о кон ечная в е р о я т ­
мы туннельного диода:
н о с т ь п ер ех од а эл е к т р о н а , о б л а ­
а — и = 0;
б — и =
в— U
д а ю щ е го
эн ер ги ей ,
меньш ей
г — и < 0; д — В А Х
диода.
эн е р ге т и ч е ск о й вы соты п о т е н ц и ­
ал ь н ого ба р ьер а р -п -п е р е х о д а , через потен ц и ал ьн ы й б а р ьер при
д о ст а т о ч н о м ал ой ш ирин е р -п -п е р е х о д а и в ы со к о й н а п р я ж ен н ости
эл е к т р и ч е ск о го п ол я . П ри эт о м эн е р ги я эл е к т р о н а не и зм ен я ется .
Иными сл ов а м и , эл ек тр он ка к бы «ту н н е л и р у е т» («п р о са ч и в а е т ся »)
через потен циал ьны й ба р ьер р -п -п е р е х о д а .
Н а р и с. 1.7, а п ок азан а эн е р ге ти ч е ск а я ди агр ам м а р -п -п е р е х о д а
т у н н е л ь н о го ди ода при о т су т ст в и и вн еш н его н а п р я ж е н и я . С тр ел ­

ками сн абж ен ы те эл ек тр он ы , к о т о р ы е м о г у т перейти в см еж ны й сл ой
бл а год ар я ту н н ел ь н о м у эф ф ек ту. И з р и су н к а ви дн о, что всл ед ств и е
вза и м н ого пер ек ры ти я вал ен тн ой зон ы /^-области и зоны п р о в о д и ­
м ости /г-обл асти ча сть эл е к т р о н о в эт и х зон н а ход и тся на оди н аковы х
эн ер гети ч еск и х у р о в н я х . У р о в е н ь Ф ерми р а сп ол а га ется в пределах
с о о т в е т ст в у ю щ и х разр еш ен н ы х зон , та к как обл а сти р- и л-типа
обр а зова н ы вы рож денн ы м и п ол у п р ов од н и к ов ы м и сл о я м и . При
этом к ол и ч еств о эл е к т р о н о в с эн ер ги ей , превы ш аю щ ей эн ер ги ю
ур ов н я Ф ерм и, н ев ел и к о . П ри о т с у т с т в и и вн еш н его эл е к т р и ч е с к о го
поля встр ечн ы е п оток и ту н н е л и р у ю щ и х эл е к т р о н о в равны и общ ий
т о к через д и од равен н у л ю .
Е сл и к д и о д у п р и л ож и ть н е бо л ь ш о е п р я м ое н а п р я ж ен и е, то
вы сота п отен ц и а л ь н о го б а р ь е р а и степ ен ь п ер ек ры ти я зон у м ен ь­
ш а ю тся . П ри эт ом п о т о к эл е к т р о н о в , т у н н е л и р у ю щ и х из п- в робл а ст ь п р а к ти ч еск и не и зм ен я ется , а встречны й п о т о к значител ьно
сн и ж а ется (р и с. 1.7, б ). В р е з у л ь та т е в озн и к а ет т о к , направленны й
из р - в п -о б л а с т ь , к о то р ы й в о з р а ст а е т при увели чении н ап ряж ен ия
до м а к си м а л ьн ого значения / п (у ч а с т о к О— 1 на р и с. 1.7, д ). П ри
н ап р яж ен и и , равн ом (Уп, у р о в е н ь Ф ерм и «-о б л а с т и со в п а д а е т с в е р х ­
ней грани цей вал ен тн ой зоны р -о б л а с т и (р и с. 1.7, б). П ри дал ьн ей­
ш ем повы ш ении п р я м о го н а п р я ж ен и я т о к ди од а сн и ж а ется д о мини­
м а л ьн ого значения /в и з-за ум ен ьш ения к ол и чества т у н н е л и р у ю ­
щ их эл е к т р о н о в (у ч а с т о к 1— 2 на р и с. 1.7, д ). Э то о б у с л о в л е н о тем,
что п о м ере сн и ж ен и я степен и п ер ек ры ти я зон ум ен ьш а ется к о л и ­
ч е ст в о эл е к т р о н о в в зон е п р ов од и м ости и -о б л а ст и , эн ер ги я котор ы х
м еньш е в ер хн ей грани цы вал ен тн ой зон ы р -о б л а ст и . П ри н а п р яж е­
ни и, равн ом и в, в е р х н я я гран и ц а вал ен тн ой зоны / j -о б л а ст и со в п а ­
дает с ни ж н ей гр ан и ц ей зон ы п р о в о д и м о ст и п -о б л а ст и (р и с. 1.7, в).
П осл ед у ю щ ее повы ш ение н а п р я ж ен и я п р и в од и т к увел и чен и ю п р я­
м о г о ток а (у ч а ст о к 2 — 3 на р и с. 1.7, д ), ч то о б у сл о в л е н о сниж еннем
п отен ц и а л ьн ого б а р ь е р а р -/г-п ер ех од а а н а л оги ч н о обы ч н ом у д и о д у .
Е сл и к ту н н е л ь н о м у д и о д у п р и л о ж и ть о б р а т н о е н а п р яж ен и е, то
п оток э л е к т р о н о в , т у н н е л и р у ю щ и х из п- в р -о б л а с т ь практи чески
не и зм ен яется, а встр еч н ы й п о т о к в сл ед ств и е повы ш ения степени
пер ек ры ти я зон в о з р а ст а е т (р и с. 1.7, г). В р е зу л ь та т е обр а тн ы й ток
ди ода зн ачи тел ьн о у вел и ч и ва ется при н ебол ьш ом повы ш ении о бр а т­
н о г о н а п р я ж ен и я . И зм енен ие п о т о к а д ы р о к в ту н н ел ьн ом ди оде
п р о и сх о д и т а н а л оги ч н о.
К основн ы м параметрам туннельн ы х ди одов (табл. 1 . 6 ) о т н о ­
с я т ся : пиковый ток /п . т о к впадины /в , напряжение пика Un,
напряжение впадины U b\ напряж ение раствора L/pp, отнош ение т о ­
ков /п // в : ем к ость ди од а Сд и ряд други х параметров.
Т ун н ел ьн ы е д и од ы п р и м ен я ю тся в у си л и те л я х , ге н е р а то р а х и
клю чевы х устр ой ствах.

Таблица 1.6
Тип туннельного
диода

1И 102А1И 302АГИ304АГИ305АЗИ 101АЗИ 201АЗИ 301А-

-1И 102К
-1И 302Г
-ГИ 304Б
-Г И 3 0 5 Б
-З И Ю Ш
-ЗИ 201Л
-ЗИ 301Г

/ п . мА

1,25— 3,1
1,7— 17
4.5— 5,5
9,1— 11,1
1— 5
10— 100
1,4— 12

Uij, мВ

У рр. мВ

7 0 -1 0 0
60
75
85
0,16— 0,18
0,18— 0,33
180

5
3,5— 4,5
5
5
5— 6

Сд. пФ

0,9— 3,5
80— 200

20

420
430

30

650— 1300

2,5— 40
12— 50

1— 10

10

О б ра щ ен н ы е — э т о п о л у п р о в о д н и к о в ы е д и од ы , э л е к т р о п р о в о д ­
н о с т ь к о т о р ы х при о б р а т н о м н а п р я ж ен и и зн а ч и тел ьн о б ол ьш е, чем
при п р я м ом , в сл ед ств и е т у н н е л ь н о го эф ф екта. О бра щ ен н ы е диоды
о тл и ч а ю тся от ту н н е л ьн ы х меньш ей к он ц ен т­
рацией п р и м есей , в сл е д ст в и е ч е го при о т с у т ­
стви и в н еш н его н а п р я ж ен и я эн ер гети ч еск и е
зон ы не п е р е к р ы в а ю т ся . П о э т о м у принцип
р а б о ты о б р а щ е н н о го ди од а при прям ом на­
п р я ж ен и и ан ал оги чен р а б о т е о б ы ч н о го . П ри
о б р а т н о м н а п р я ж ен и и вал ентная зона р -о б л асти и зон а п р о в о д и м о сти п -о б л а ст и взаим н о
п е р е к р ы в а ю т ся . П о э т о м у п р о х о ж д е н и е о б р а т ­
н о г о т о к а о б у с л о в л е н о тун н ел ьн ы м эф ф ектом .
Рис. 1.8. В А Х обра­
щ енного диода.
В ол ьт-а м п ер н а я х а р а к те р и ст и к а обр а щ ен ­
н о г о ди од а п ок азан а на р и с. 1.8. В отл и чи е
от т у н н е л ь н о го ди ода на пр я м ой ветви В А Х п р а к ти ч еск и о т с у т с т ­
в у е т м а к си м у м . О б р а тн ы е ветви В А Х о б р а щ е н н о го и ту н н е л ь н о го
д и о д о в со в п а д а ю т . Д л я п р а к ти ч е ск и х целей и с п о л ь з у ю т зе р к а л ь ­
н ое о т о б р а ж е н и е В А Х , п о в е р н у т о е на 180° (на р и с . 1.8 п о к а з а н о
ш тр и х а м и ), т . е. сч и та ю т о б р а т н у ю в етв ь п р я м о й , а п р я м у ю —
о б р а т н о й . П р и этом обр а щ ен н ы е д и од ы им ею т зн а чи тел ьн о м ен ь­
ш ее падение н а п р я ж е н и я в пр я м ом н ап р авл ен и и по ср а вн ен и ю
Таблица 1.7
Тип о б р а щ е н н о г о
д и од а

АИ 402Б— АИ402И
ГИ 401А— ГИ401Б
ГИ403А

/П> м А

0,1— 0,4
0 ,2 -0 ,5
0,1— 0,15

в

0,6
0,33
0,28— 0,35

t/о б р .

в

0,25
0,09
0 , 12—
0,135

Сд, п Ф

1— 4
2,4— 5,6
3

/обр. “ А

0,4— 10
2,5— 5
8

с обы чн ы м и д и ода м и , н о о б р а т н о е н а п р я ж е н и е и х та к ж е невел ико
(0 ,3 - 0 , 5 В ).
О бращ ен н ы е д и од ы и с п о л ь з у ю т ся в д е т е к т о р а х , см еси тел ях
и кл ю чевы х у ст р о й с т в а х , р а б ота ю щ и х при м алы х си гн а л а х . О сн о в ­
ны е парам етры обр а щ ен н ы х д и о д о в приведены в т а б л . 1.7.
6. МОДЕЛИ ДИОДОВ

Ш и р о к о е вн едрен и е эл е к т р о н н о й тех н и к и п р а к ти ч еск и в о все
отр а сл и н а р о д н о го х о з я й с т в а , повы щ ение тем п ов н а у ч н о-тех н и ч е­
с к о г о п р о г р е сса , у сл о ж н е н и е эл е к т р о н н ы х си стем и у с т р о й с т в о б у ­
сл ови л и н е о б х о д и м о ст ь автом атизаци и п р о ц е сса п р оек ти р ов ан и я
эл ек тр он н ой а п п а р а ту р ы с п ом ощ ью Э В М . М аш и н н ое п р о е к ти р о ­
вание п о зв ол я ет н а х о д и т ь н а и б ол ее оп ти м ал ьн ы е с точки зрения
т е х н и к о -эк о н о м и ч е ск о й эф ф ек ти вн ости р еш ен и я , а та к ж е дает в о з ­
м о ж н о сть а н а л и зи р ов а ть сл ож н ы е эл е к тр о н н ы е у ст р о й ст в а при
л ю бом соч ета н и и вн еш н и х в озд е й ств и й . О д н ой из важ нейш их
задач п р оек ти р ов а н и я я в л я ется м одиф икация су щ е ст в у ю щ и х и с о з ­
дан ие н овы х эк в и в а л ен тн ы х сх е м (сх ем н ы х м оделей ) элем ентов
эл ек тр он н ы х у ст р о й с т в с ц ел ью уп р ощ ен и я и в т о ж е время повы ­
шения точ н ости р а сч е то в .
О сн о в о й бол ьш и н ства сх ем н ы х м оделей я в л я е тся математиче­
ск а я м одель, х а р а к т е р и зу ю щ а я ф и зи к у п р о ц е с с о в , п р ои сх од я щ и х
в п р и б ор е. С хем ная м од ел ь д ол ж н а оп и сы в а ться п росты м и матема­
ти чески м и в ы р аж ен и я м и , с д о ст а т о ч н о й т о ч н о ст ь ю отраж аю щ им и
ф и зи ческ и е п р оц ессы в п р и б о р е , т. е. уравн ен и я сх ем н ой модели
дол ж н ы бы ть по в о зм о ж н о ст и точны м отр а ж ен и ем ур авн ен и й мате­
м ати ческ ой м одели. М од ел ь ди ода в общ ем виде я в л я е тся интерпре­
тацией за в и си м ости м еж д у т о к о м ди ода и п рил ож ен н ы м нап р яж е­
нием.
Д ля п остр оен и я и д еа л и зи р ова н н ой модели ди ода (р и с. 1.9, « )
и сп ол ьзуется ур а вн ен и е вол ьт-а м п ер н ой ха р а к тер и сти к и (В А Х )
р -/г-п ер ех од а
I = I^{eV/9T— \).
В р еа л ьн ы х д и о д а х н е о б х о д и м о у ч и ты в а ть вл и ян и е со п р о т и в л е ­
ния б а зо в о й обл а сти (при прям ом в к л ю ч ен и и ), со п р о т и в л е н и е по­
в ер х н ост н ы х утеч ек (п ри о б р а тн о м в кл ю ч ен и и ) и ем к ости р -«-п е р е х ода (в п ер еход н ы х п р о ц е с са х ). У ч е т эт и х явл ений с доста точ н ой
степ ен ью точ н ости о тр а ж а е тся в модели Э б е р са — М ол л а , пок азан ­
ной на р и с. 1.9, б, к о т о р а я и сп о л ь з у е т ся как в ди н а м и ч еск ом , так
и в ста ти ч еск ом р еж и м а х (в посл едн ем сл у ч а е из модели и склю ча­
ю тся к он д ен са тор ы ). П ар ам етр ы м одели Э б е р са — М ол ла — ток
генератора I = f (f/nep), зависящий о т напряжения на р-/г-переходе

t^nep; барьерная Сбар и диффузионная Сдиф ем кости; сопротивление
базы Гб и сопротивление утечки Гут — оп р ед ел я ю тся математиче­
ским либо экспериментальны м путем.
К у соч н о-л и н ей н а я м одель д и ода (р и с. 1.9, в) обл а д а ет п р о ст о т о й
и н а гл я д н ость ю , од н а к о имеет н е б о л ь ш у ю т о ч н о ст ь и не о тр а ж а е т
зави си м ости м еж ду внеш ними эл ек тр и ч еск и м и парам етрам и ди ода

Рис. 1.9. Модели диодов:
а — идеал и зи рован н ая ; б — Э б е р с а — М ол л а ; в — к у со ч н о -л и н е й н а я ; г — л и н еар и зо­
ванная В А Х д и о д а ; д — Л ин вил л а; е — Б ь ю ф э у — С п а р к са .

и е го ф изи ческ и м и св о й ст в а м и . М од ел ь с о с т о и т из т р е х эк в и в а л е н т ­
ны х сх ем , х а р а к т е р и з у ю щ и х реж и м п р я м о го в кл ю ч ен и я ( / ) , о б р а т ­
н о го вкл ю чен и я (2) и эл е к т р и ч е с к о г о п р о б о я (5 ). П а р а м етр ы модели
оп р ед ел я ю т из л и н еа р и зов а н н ой В А Х ди од а (р и с. 1.9, г) с помош,ью
соотн ош ен и й г„р s c tg у ь Гобр = c t g
Гпроб = c t g 7 з;
(Jo;
U npo6.

в модели Л и н ви л л а (р и с . 1.9, д) п о л у п р о в о д н и к о в а я с т р у к т у р а
п р ед ста вл яется в виде со в о к у п н о с т и си м в о л и ч е ск и х эл ем ен тов ,
о т р а ж а ю щ и х ф и зи ч еск и е п р о ц е ссы в объ е м е и на п о в е р х н о ст и п о л у ­
п р овод н и к а : с т о р а н с 5 — эл ем ен т, х а р а к т е р и зу ю щ и й п р о ц е сс на­
к оп л ен и я н еосн ов н ы х н оси тел ей за р я д а в со о т в е т ст в у ю щ е й обл а сти
п о л у п р о в о д н и к а ; ди ф ф узан с
— элем ент, х а р а к т е р и зу ю щ и й п р о ­

цесс диф ф узии н е о сн о в н ы х н оси тел ей за р я д а ; ком би н а н с
—
элемент, ха р а к тер и зу ю щ и й п р о ц е сс р еком би н ац и и н еосн ов н ы х н о­
сител ей за р я д а . Н а р и с. 1.9, д через п (0 ) и р (0 ) — обозн а ч ен ы избы ­
точны е кон ц ен тр ац и и н еосн ов н ы х н оси тел ей зар яда на гран и цах
р -п -п е р е х о д а , через Спер — е м к ость р -« -п е р е х о д а . С и м воли ческим
элементам модели с о о т в е т с т в у ю т эл ек тр и ч еск и е величины : анало­
гом сто р а н са я в л я е т ся е м к о ст ь , ди ф ф узан са и ком би н ан са — эл е к ­
т р о п р о в о д н о сть , избы точ н ой к он ц ен тр ац и и н еосн ов н ы х носителей
заряда — н а п р я ж ен и е в у зл е. П ар ам етр ы модели Л и нвил ла о п р е ­
д ел я ю тся через ф и зи ч еск и е парам етры ди ода.
М одел ь Б ь ю ф о у — С п а р к са (за р я д оу п р а в л я ем а я м одель) ба зи ­
р у ется на м етоде за р я д а , у ста н а вл и ва ю щ ем с в я з ь м еж д у изменением
во времени за р я д а н еосн ов н ы х н оси тел ей в б а зо в о й обл а сти и ток ом ,
п р ох од я щ и м через ди од :
.■ W -" 4 r + ^

.

5 В т) и бол ьш ой (Ррасс > 1.5 В т) мощ ­
ности.
П о д и а п а з о н у ч а с т о т (в за в и си м о сти о т значени я п р ед ел ьн о д о ­
п у ст и м о й р а боч ей ч а стоты fa) р а зл и ч а ю т н и зк о ч а сто тн ы е (/а <

< 3 М Г ц ), ср ед н еч а стотн ы е (3 М Г ц < / * < 3 0 М Г ц ), в ы с о к о ч а с ­
тотн ы е (30 М Г ц < /а < 300 М Г ц ) и с в е р х в ы со к о ч а ст о т н ы е (/а >
> 300 М Г ц ) тр а н зи сто р ы .
О с о б у ю гр у п п у т р а н з и ст о р о в с о ст а в л я ю т лавинны е, полевы е
и од н о п е р е х о д н ы е .
В со о т в е т ст в и и с Г О С Т 10862— 72 т р а н з и ст о р ы им ею т м а р к и ­
р о в к у , с о с т о я щ у ю из ш ести эл ем ен тов .
П ер в ы й эл ем ен т (бу к в ен н ы й или ц и ф ровой ) о бо зн а ч а е т и сх о д ­
ный м а тер и ал , из к о т о р о г о и зготов л ен п о л у п р о в о д н и к о в ы й элемент
т р а н з и ст о р а : Г или 1 — герм ан и й , К или 2 — кр ем н и й , А или 3 —

^

(7

8

г

^ ^

9

е

ж

а

и

Рис. 2.1. У словны е графические обозначения транзисторов:
а — р -п -р -т и п а ; б — п -р -« -т и п а ; в — л а в и н н о го р -п -р -ти п а ; г — п о л е в о г о с кан ал ом п -тип а;
д — п о л е в о г о о канал ом р -т и п а ; е — п о л е в о г о с изоли рован н ы м за тв о р о м о б о г а щ е н н о г о типа
с р-к ан а л ом ; ж — п о л е в о г о с изол и р ов ан н ы м за тв о р о м о б е д н е н н о г о ти п а о «-к а н а л о м ; а —
о д н о п е р е х о д н о г о о п -б а зо й ; и — о д н о п е р е х о д н о г о с р -ба з о й .

ар сен и д гал л и я. Б у к в е н н ы е обозн а ч ен и я им ею т п р и б о р ы , р а б о т а ю ­
щ ие при п он и ж ен н ы х те м п е р а т у р а х (герм ан и евы е — д о 60, кр ем н и ­
евы е — д о 85“ С ), а ци ф ровы е — п р и б ор ы , р а бо т а ю щ и е при п ов ы ­
ш ен н ы х т е м п е р а ту р а х (герм ан и евы е — д о 70, крем ниевы е — до
120° С ).
В т о р о й эл ем ен т — б у к в а Т — пр и сва и ва ется всем тр а н зи сто р а м ,
за и ск л ю ч ен и ем п ол е в ы х , у к о т о р ы х втор ы м эл ем ен том яв л я ется
буква П.
Т р ети й эл ем ен т (ц и ф р овой ) х а р а к т е р и з у е т м о щ н о ст ь и ди апазон
ч а ст о т т р а н з и ст о р а :
малой мощ ности
4 < 3 М Г ц — 1 , 3 М Гц < 4 < 30 М Гц — 2, /^ > 30 М Г ц — 3;
средней мощ ности
4 < 3

М Г ц — 4, 3 М Г ц < 4 < 3 0

М Гц- 5 ,

4 > 3 0 М Г ц — 6;

больш ой мощности
4 < 3

М Г ц — 7, 3 М Г ц < / ^ < 3 0

М Г ц - 8, 4 > 30 М Г ц — 9.

Ч етв ер ты й и пяты й элем енты (ц иф ровы е) о б о зн а ч а ю т п о р я д к о ­
вый н ом ер р а зр а б о т к и от 01 д о 99.
Ш ест ой элем ент (бук вен н ы й ) обо зн а ч а е т р а зн о в и д н о сть данной
гр уп п ы п р и б о р о в , отл и ч а ю щ и х ся одним или н еск ол ь к и м и парам ет­
рами, не я в л я ю щ и м и ся кл асси ф и к ац и он н ы м и .

У сл ов н ы е гр аф и ч еск и е обозн а ч ен и я т р а н зи ст о р о в со гл а сн о
ГО С Т 2 .7 3 0 — 73 п ок а за н ы на р и с. 2.1 (обозн а ч ен и я т р а н з и ст о р о в
на ч ер теж ах д ол ж н ы в ы п ол н я ться л иниям и о д и н а к о в о й толщ ины
с линиями эл е к т р и ч еск и х св я з е й ; д о п у ск а е т ся вы чер чи вать о б о з н а ­
чения т р а н з и ст о р о в бе з о к р у ж н о с т е й , за и ск л ю ч ен и ем п ол евы х
и лавинны х тр а н з и с т о р о в ).
2. ПРИНЦИП РАБОТЫ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

Б и п ол яр н ы й т р а н з и ст о р , п о л у п р о в о д н и к о в ы й элем ен т к о т о р о го
сод ер ж и т два р -/г-п ер ех од а , п р ед ста в л я ет с о б о й т р е х с л о й н у ю п о л у ­
п р о в о д н и к о в у ю с т р у к т у р у , со з д а н н у ю в одн ом к р и ста л л е путем
введения ак ц еп тор н ой или д о н о р н о й прим еси. В за в и си м ости от
эл ек тр оп р ов од н ост и и с х о д н о го п о л у п р о в о д н и к а р азл и ч аю т р -п -р
и /г-/ 7 -п -тр а н з и ст о р ы (р и с . 2 .2 ). О дна из кр а й н и х обл а стей т р а н зи с­
т ор а (н ап ри м ер , л ев а я ) н азы вается эм и ттер ом , а п р ил егаю щ ий к ней
р -п -п е р е х о д /7 — эм и ттерн ы м . П р авая о б л а ст ь н азы вается к ол л ек ­
т о р о м , а п р и л егаю щ и й к ней р -/г-п е р е х о д / 2 — кол л ектор н ы м .
Ц ен тр ал ьн ая о б л а ст ь , назы ваем ая б а з о й , имеет зн а ч и тел ьн о м ень­
ш у ю по ср а вн ен и ю с эм и ттер ом и к о л л е к т о р о м кон ц ен трац и ю при­
м есн ы х а том ов.
3

J2

И
п

Л

к

р
л
—

+

а
Рис.

2.2.

Схематическое

устройство и направления
зистора:

ток ов

тран­

а — р -п -р -ти п а ; 6 — п*р*п-типа.

Т р а н з и ст о р — п р и б о р обр а ти м ы й , т. е. эм иттер и кол л ек тор
м ож н о пом ен ять м естам и . О д н а к о с в о й ст в а т р а н з и ст о р а при прямом
(н орм альн ом ) и об р а т н о м (и н в ер сн ом ) вкл ю чен и и разли чны , та к как
о бл а сти эм и ттер а и к о л л е к т о р а о тл и ч а ю тся р азм ерам и и эл е к т р о ­
ф изическим и св ой ст в а м и . П о л я р н о ст и н а п р яж ен и й на эл е к тр о д а х
т р а н зи ст ор а , со о т в е т ст в у ю щ и е н ор м а л ьн ом у в к л ю ч ен и ю , показаны
на р и с. 2 .2 . П ри и н вер сн ом вкл ю чении п о л я р н о сть н а п р яж ен и я на
эл е к т р о д а х т р а н з и ст о р а п р о т и в о п о л о ж н а .
Е сл и к тр а н з и ст о р у не п р и л о ж е н о внеш нее эл е к т р и ч е ск о е поле,
т о на его /^ -«-п ер ех од а х уста н а в л и в а ется с о с т о я н и е терм оди н ам и че­

с к о г о р а в н ов еси я , х а р а к т е р и з у ю щ е е ся р а в ен ств ом ди ф ф узион ны х
и др ей ф овы х т о к о в , п р о х о д я щ и х через каж ды й из /з-п -п е р е х о д о в .
П о э т о м у общ и й т о к т р а н зи ст о р а равен н у л ю , а потен циал ьны е
б а р ь ер ы о б о и х р -л -п е р е х о д о в им ею т о д и н а к о в у ю в ы сот у (р и с . 2 .3 ,а).
Е сл и на эл ек т р од ы т р а н з и ст о р а п од а н о внеш нее н а п р я ж ен и е с у к а ­
зан н ой на р и с. 2 .3 , б п о л я р н о с т ь ю (н ор м а л ь н ое в к л ю ч ен и е), то
потен циал ьны й ба р ье р п р я м о в к л ю ч е н н о го эм и т т е р н о го р -п -п ер ехода сн и ж а е тся , а о б р а т н о в к л ю ч е н н о го к о л л е к т о р н о го р -п -п е р е х о д а
в о зр а ст а е т. П ри этом п р о и сх о д и т и н ж екция д ы р о к и их к он ц ен тр а ­
ция в б а з о в о й о бл а сти вбл и зи эм и т т е р н о го р -п -п е р е х о д а у вел и ч и ­
в а ется . В р езу л ь та т е о б р а зо в а в ш е й ся н ер а в н ом ер н ой кон центраци и
Jf
I I
1

J2

j4

Т-------------------Г

Р

П

I

! Р

кh

i ! ”

!

1

'

У,
1

«г 1 /( у х ), т о коэф ф ициен т а ста н о в и тся бо л ь ш е единицы .
Р азличаю т интегральны й коэф ф ициент передачи тока эмиттера
а*, связы ваю щ ий полны е ток и коллектора /к и эмиттера /э , и диф­
ференциальный — а, связы ваю щ ий приращения токов h и h'L - l
---------у-

,

_

где /ко — обратный ток кол л екторного

_

—

*

1

г

р -п -перехода.

(2-5)

И з вы раж ений (2-5) ви дн о, что в за в и си м ости о т знака п р о и з в о д ­
ной да*1д1э дифф еренциальны й коэф ф ициент а м ож ет бы ть бол ьш е
или меньш е и н тегр а л ьн о го коэф ф ициента а * . Н а п р а к ти к е в ряде
сл учаев п р ен ебр ега ю т за в и си м о сть ю а * ( / э ) и сч и та ю т, ч то а = а * .
П ри повы ш ении тем п ер а ту р ы в ы ходн ы е В А Х см е щ а ю тся , как
п ок азан о ш трихам и на р и с. 2 .5 , а, в о б л а ст ь бол ь ш и х т о к о в , что
об у сл ов л е н о возр а ста н и ем тока /«о .
К ривы е сем ей ства в х од н ы х В А Х (р и с. 2 .5 , б), определяем ы е
из за в и си м ости ( 2 - 2 ), о б р а з у ю т пл отны й п у ч о к , что о б ъ я сн я е тся
сл абы м влиянием к о л л е к т о р н о го н а п р я ж ен и я на т о к эм иттера
(в х о д н о й т о к ). П о эт о м у в сп р а в о ч н и к а х о б ы ч н о п р и в од я т од н у
ветвь В А Х , сн я т у ю при t/к = О или U k = — 5 В.
П ри вкл ю чении т р а н зи ст о р а по сх е м е О Э ста ти ч еск и е В А Х о п и ­
сы в а ю т ся зави си м остя м и
— f (^ к ) |/g=COnst>

— f (^б)| UK=COnSt.

Уравнение для вы ходн ы х В А Х схемы О Э (рис. 2.5, в) м ож но по­
лучить из (2-3 ), если заменить ток эмиттера током базы, найден­
ным из соотнош ен ия /э = /к - f
/к = /б « / ( 1 Уравнение

(2-6)

а) + /«о / ( 1 -

м ож н о

а) - f {/«/[Гк

привести

к

( 1

-

а)].

( 2 -6 )

виду, аналогичному (2-5),

/к = р /б + /к о + U j r l

(2-7)

где /ко = (Р + 1 ) /ко!
= Гк/(Р + 1 ):
р = а / ( 1 — а) — коэффициент
передачи тока базы.
В ы ходн ы е В А Х сх ем ы О Э имеют бол ьш и й н аклон по ср а в н ен и ю с
В А Х схемы О Б , что о б ъ я сн я е т ся бол ее сил ьны м влиянием к о л л е к то р ­
н о го н ап ряж ен ия на коэф ф ициент передачи тока базы . П о это й ж е
причи не р езк ое в озр а ста н и е тока кол л ек тор а в п р ед п р обой н ой о б ­
л асти п р о и сх о д и т при бол ее н и зких к о л л е к то р н ы х н а п р я ж ен и я х ,
чем в сх ем е О Б . С л едова тел ьн о, схем а О Э х а р а к те р и зу е т ся м ень­
шим значением пред ел ьн о д о п у с т и м о го к о л л е к т о р н о го н а п р я ж ен и я .
В лияние тем п ератур ы на вы ходн ы е В А Х сх ем ы О Э сказы вается
си л ьн ее, чем на В А Х схем ы О Б , что о б у с л о в л е н о бол ее бы стры м
увеличением ток а / ’ ^ с повы ш ением тем п ер а ту р ы и с о о т в е т с т в у ю ­
щим возр астан и ем тока к ол л ек тор а (ш тр и х овы е
кривы е
на
р и с. 2 .5 , б)'.
Е сли в ур ав н ен и я х (2-3) и (2-7) п р ен ебр еч ь тр етьи м слагаемы м ,
т о м иним ал ьн ое значени е к о л л е к т о р н о го т о к а / « = /ко п ол уч а ется
при /э = О (для схем ы О Б ) или /б = — /« о (для схем ы О Э ). С ле­
до в а тел ьн о, тр а н зи ст ор в сх е м е О Э в отли чие от схем ы О Б у п р а в л я ­
ется отри ц ател ьн ы м входн ы м т о к о м в ди а п а зон е от О д о — /ко. На
2

5-458

33

п р а к ти к е ч а ст о п р е н е б р е га ю т вторы м и тр етьи м сл агаем ы м и у р а в ­
нений (2-3) и (2-7) и и сп о л ь з у ю т бол ее п р о ст ы е п р и бл и ж ен н ы е вы­
р аж ен и я /к ^ а / э или /к ^ р /б .
В ход н ы е В А Х сх ем ы О Э (р и с. 2 .5 , г) т а к ж е р а сп ол ож ен ы б л и зк о
д р у г о т д р у г а и п о э т о м у в сп р а в о ч н и к а х п р и в од я т т о л ь к о од н у В А Х
дл я U k = О или U k = — 5 В . В отл и ч и е о т сх ем ы О Б в х од н ы е В А Х
сх ем ы О Э бо л е е линейны .
В А Х сх ем ы О К в о м н огом сх о д н ы с В А Х сх ем ы О Э , та к как
в о б е и х сх е м а х входн ы м я в л я ется т о к базы , а вы ходн ы е то к и ( /э
или /к ) отл и ч а ю тся н езн ач и тел ьн о. П о э т о м у в сп р а в о ч н и к а х В А Х
схем ы О К обы ч н о не п р и в о д я т с я . Д л я п р а к ти ч е ск и х р а сч етов в м есто
н и х и сп о л ь з у ю т вы ходн ы е В А Х сх ем ы О Э , зам еняя т о к кол л ек тор а
на т о к эм и ттер а. В ход н ы е В А Х сх ем ы О К со в п а д а ю т п о ф орм е
с входн ы м и В А Х сх ем ы О Э , н о сд в и н у ты по оси н а п р я ж ен и й в п р а в о
на вел и чи н у падения н а п р яж ен и я на к о л л е к т о р н о м р -п -п е р е х о д е .
4. ДИНАМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ РАБОТЫ ТРАНЗИСТОРА

Д и н ам и чески й — э т о реж им р а боты т р а н з и ст о р а , при к отор ом
в в ы х о д н у ю цепь в к л ю ч ен о н а г р у з о ч н о е с о п р о т и в л е н и е (а к ти вн ое
или к ом п л ек сн ое).
Ig‘ 800MKA
'700

Р и с. 2.6. Динамический режим работы транзистора:
а — схем а О Э: б, в — в х о д н ы е и вы х о д н ы е

ВАХ.

На р и с. 2 .6 , а п ок азан а схем а вкл ю чения т р а н зи ст о р а с общ им
эм и ттером . Т а к как в цепь к ол л ек тор а (в ы х о д н у ю цепь) вклю чен
р ези стор н а гр у зк и R^, т о н а п р я ж ен и е на в ы х од е т р а н зи ст о р а i /кз
ок а зы ва ется меньш им Э Д С источ н и ка питания Ек и я в л я ется ф у н к ­
цией т ок а к ол л ек то р а
(Укэ = Ек — I tiRii-

(2-8)

Т о к к ол л ек тор а в с в о ю оч ер едь о п р ед ел я ется н е т о л ь к о ток ом
базы , как сл ед ует из уравн ен и я (2 -7 ), н о и за в и си т т а к ж е от н а п р я ­
ж ения t/кэ;
1к — {Ек

I^k^ / R k-

С л едова тел ьн о, т о к к о л л е к т о р а при наличии н а гр у з к и я вл яется
од н оврем ен н о ф ун к ц и ей т о к а /б и н а п р я ж ен и я [/кэ- У р авн ен и е
(2 - 8 ) со в м е ст н о с ур авн ен и ем (2-7) и сп о л ь з у е тся дл я п остр оен и я
ди н ам и ческ ой В А Х т р а н з и ст о р а , к о т о р о е п р о и зв о д и тся по точкам
сл едую щ и м о б р а з о м . В начале за д а ю тся токам и базы и из уравнения
(2-7) о п р ед ел я ю т с о о т в е т с т в у ю щ и е им значения т о к а к ол л ек тор а .
Затем на сем ей ств е ста ти ч е ск и х в ы х од н ы х В А Х откл а ды ва ю т вел и­
чины t/кэ, оп р ед ел я ем ы е из ( 2 - 8 ) при пол уч ен н ы х зн а ч ен и ях тока
к ол л ек тор а . И з о т р е з к о в , равн ы х найденны м значениям [/кэ, в о с­
стан авл и ва ю т п ер п ен ди к ул я р ы для пересечен ия с со о т в е т ст в у ю ­
щими ста ти чески м и В А Х . П ол у ч ен н ы е точ к и пересечен ия л еж ат
на ди н а м и ческ ой В А Х т р а н з и ст о р а , к о т о р а я я в л я е тся нелинейной
в ви ду н ел и н ей н ости ста ти ч е ск о й В А Х . Н а п р а к ти к е д и н а м и ч еск у ю
В А Х п р ед ста вл я ю т в виде п р я м ой , п о стр о е н н о й на сем ей стве ста ти ­
ч еск и х в ы ход н ы х В А Х т р а н зи ст о р а в со о т в е т ст в и и с уравнением
(2 -8) при /к = О (точ к а а) и Укэ = О (точк а Ь), ка к п о к а за н о на
р и с. 2 .6 , в. О т р е зо к A D P C B н а зы ва ю т н а гр у зо ч н о й п р я м ой или
линией н а г р у з к и . П о л о ж е н и е точ к и Р на линии н а г р у з к и (точка
п о к о я ) за в и си т о т и с х о д н о г о н а п р яж ен и я базы t/бо, к о т о р о е н азы ­
в а ю т н ап р я ж ен и ем смещ ения (р и с. 2 .6 , б). О б ы ч н о о тсч е т изменений
в х о д н о г о н ап р я ж ен и я п р о и з в о д я т о т н о си т е л ь н о величины [УбоП ри к ом п л ек сн ой н а г р у з к е линия н а г р у з к и имеет ф ор м у эл л и п са ,
к отор ы й при р а сч ета х зам ен я ю т п р я м ой , совп а д а ю щ ей с бол ьш ой
о сь ю эл л и п са.
Д ля п остр оен и я ди н а м и ч еск ой в х о д н о й В А Х оп р ед ел я ю т к о о р ­
ди наты точ ек пересечен ия линии н а гр у з к и с о стати ч ески м и в ы х о д ­
ными В А Х , п е р е н о ся т их на ста ти ч еск и е вх од н ы е В А Х и п ол уч ен ­
ные точ к и соед и н я ю т м еж д у с о б о й (о т р е з о к C ' D ' на р и с. 2 .6 , б).
Н а п р а к ти к е ч а сто в к а ч естве ди н а м и ческ ой в х о д н о й В А Х и сп ол ь­
з у ю т од н у из ст а т и ч еск и х в х о д н ы х В А Х при |t/к | > О, ч то о б у с л о в ­
л ено сл а б о й з а в и си м о сть ю ст а т и ч е ск и х в х о д н ы х В А Х о т к о л л е к т о р ­
н о г о н ап р я ж ен и я , в р езу л ь та те ч его они о б р а з у ю т д о в о л ь н о плотный
п у ч ок к р и в ы х .
И з пок а зан н ы х на р и с. 2 .6 , б, в п остр оен и й в и дн о, что при
п оя влен и и на в х о д е тр а н зи ст о р а п ер ем ен н ого н а п р яж ен и я U^x из­
м ен яется то к базы в п р ед ел а х отр е зк а C D ' ди н ам и ч еск ой в х од н ой
В А Х . Э том у с о о т в е т с т в у ю т изменения к о л л е к то р н ы х ток а и н а п р я ­
ж ения в п р еделах отр е зк а C D линии н а г р у з к и . В р езу л ь та те п р о и с­
х од и т уси л ен и е в х о д н о г о си гн а л а как по т о к у , та к и по н а п р я ж ен и ю .

И з р и с. 2 .6 , б, в сл е д у е т , ч то отн ош ен и е д в ой н ы х ам п литуд в ы х о д ­
ного и входн ого
н а п р яж ен и й
5 ,6 В : 0 ,0 7 В = 80, а о т н о ­
ш ение д в ой н ы х ам п ли туд в ы х о д н о го и в х о д н о го т о к о в 24 мА :
: 0 ,4 м А = 60. С л ед ов а тел ьн о, в х од н ой си гн ал усил ен по мош,н ост и в 4800 раз.
В ди н ам и ческ ом р еж и м е т р а н зи ст о р м ож ет р а б о т а т ь в од н ой из
четы рех о б л а ст ей , за в и ся щ и х от п ол я р н ости н ап р яж ен и й на эм иттер н ом и к ол л ек то р н о м р -п -п е р е х о д а х . В о б л а сти отсеч ки (Из <
< 0 ; L^K < 0 ) во в х о д н у ю цепь т р а н з и ст о р а подается си гн а л , о б е с ­
печиваю щ ий п ол н ое зап и р ан и е п р и б о р а . С о п р оти в л ен и е тр а н зи стор а
в ел и к о и в в ы х од н ой цепи п р о т е к а е т т о к , я в л я ю щ и й ся обратны м
т о к о м эм и т т е р н о го и к о л л е к т о р н о го р -п -п е р е х о д о в . Гран и це о б ­
ласти отсеч к и со о т в е т с т в у е т точ к а А на линии н а г р у з к и . П ри этом
п р а к ти ч еск и все н а п р я ж ен и е и сто ч н и к а питания п р и л ож ен о меж ду
к о л л е к т о р о м и эм и ттер ом т р а н з и ст о р а , а потен циал базы п о л о ж и ­
телен по отн ош ен и ю к эм и тте р у и к о л л е к т о р у .
В обл а сти насы щ ения ((У, > О', U k > 0) во в х о д н у ю цепь т р а н ­
зи ст ор а п од ается си гн а л , обесп еч и в а ю щ и й пол н ое отк р ы в а н и е п р и ­
б о р а . С оп р оти в л ен и е т р а н з и ст о р а н езн а ч и тел ьн о и вы ходн ой т о к
оп р ед ел я ется вел и чи н ой со п р о т и в л е н и я н а гр у з к и и внеш ним н а п р я ­
ж ением . Г р ан и ц е обл а сти насы щ ения с о о т в е т с т в у е т точ к а В на л и­
нии н а г р у з к и .
А к ти в н а я о б л а ст ь (О э > 0 ; (Уи < 0) яв л я ется см еж н ой п о о т ­
н ош ен и ю к о бл а сти отсеч к и и н асы щ ен и я . В эт о й обл а сти т р а н з и с ­
т о р р а бот а ет как линейны й у си л и тел ь в х о д н о г о си гн а л а .
Ч етвер тая об л а ст ь , назы ваем ая ин вер сн ой а к ти вн ой или п р о с т о
и н вер сн ой , х а р а к те р и з у е т ся прямы м вкл ю чением к о л л е к т о р н о го
р - п - п е р е х о д а и обр а тн ы м эм и т т е р н о го (1Уэ < 0 ; (Ук > 0 ).
б. ЗАВИСИМОСТЬ ПАРАМЕТРОВ ТРАНЗИСТОРА
ОТ РЕЖИМА РАБОТЫ И ТЕМПЕРАТУРЫ

И зм енен ие реж им а
р а боты
т р а н зи ст о р а (ток а к о л л е к т о р а ,
к о л л е к т о р н о го н а п р я ж ен и я , ч а стоты си гн а л а ) и кол ебан и я тем ­
п ер атур ы ок р у ж а ю щ е й ср еды о к а зы в а ю т су щ е ст в е н н о е влияни е
на осн ов н ы е парам етры тр а н зи ст о р а (р и с. 2 .7 ).
П о м ер е повы ш ения т о к а эм и ттер а при увеличении эм и тте р н о го
н ап р яж ен и я в озр а ст а е т коэф ф ициен т ин ж екции у из-за сни ж ен ия
вы соты п отен ц и а л ьн ого ба р ьер а эм и т т е р н о го /7-п-п ерехода и у м ен ь­
шения кол и ч еств а н оси тел ей за р я д а , р е к о м би н и р у ю щ и х в его
объ ем е. П ри этом , как сл е д у е т из уравнени я (2 -4 ), коэф ф ициент а
увел и чи вается д о н е к о т о р о г о м а к си м а л ьн ого зн ачени я. Д альнейш ее
повы ш ение т ок а эм иттера п р и вод и т к у вел и ч ен и ю кон центраци и
н е осн ов н ы х н оси тел ей за р я д а (д ы р ок ) в б а з о в о й о б л а ст и , что вы зы ­

вает уменьш ение коэф ф ициента и н ж ек ц и и . В р е зу л ь та т е коэф ф и­
циент а сн и ж а ется , т. е . у х у д ш а ю т ся уси л и тел ьн ы е с в о й ст в а тр а н ­
зи стор а. З а в и си м ость а (/э ) при U«. — co n st
и л л ю стр и р у ется
рис. 2 .7 , а.
При повышении (п о м од у л ю ) к о л л е к т о р н о го н а п р я ж ен и я (/э =
= con st) расш и р яется кол л ек тор н ы й р -п -п е р е х о д , всл ед ств и е чего
г^,Ом

Гк,кОН
/оии

...

150

гf

^
^■

!\ПО
и,Н
о 1200

<

./ ппп оии
Гк Ц97 япп
^2S0h

7S

г

ппе
Ц
ИО 400
-to U
k,B
fk.M m i

-5

"

Гк.ком ikl/Uo

\
-SO

-40

o.f

-20

-20

к.

\
\\
\\

10

1,0

-40
-60
-80
-100
100

f/U

Рис. 2.7, Кривые зависимости параметров транзистора:
а — от

ток а

эм и ттер а

= — 5В);

б — от к ол л ек торн ого

н ап ряж ен ия

(/j^ е= 1 м А );

в— от

т е м п е р а т у р ы о к р у ж а ю щ е й с р е д ы ; з — о т ч а с то т ы сигнала.

ш ирина б а зов ой об л а сти у м ен ьш а ется . Т а к о е явл ен и е н азы ваю т
эффектом Эрли или эф ф ектом м од ул яц и и ш ирины б а зо в о й обл а сти .
П ри этом в е р о я т н о с т ь реком би н ац и и н оси тел ей зар яда в ба зовой
обл асти сн и ж а ется и со о т в е т ст в е н н о увел и чи вается коэф ф ициент к.
О д н овр ем ен н о с р ост о м |t/к \ повы ш ается р ол ь эф ф екта ударной
ионизации, что вы зы вает увели чение коэф ф ициента М . В р езу л ь­
тате в озр а ста ет коэф ф ициент а (р и с. 2 .7 , б ).
З а в и си м ост ь коэф ф ициента а от тем п ер а ту р ы показана на
р и с. 2 .7 , в. В о бл а сти п ол ож и тел ьн ы х тем п ера ту р коэффициент
о увел и чи вается, а в обл а сти отр и ц а тел ьн ы х — сн и ж а е тся . Это
о б у сл о в л е н о возр а ста н и ем времени ж изни н оси тел ей заряда при по­
выш ении тем п ер атур ы (с повы ш ением тем п ер а ту р ы увеличивается

эн ер ги я н оси тел ей зар яда и сн и ж а ется в е р о я т н о ст ь и х р еком би н а ­
ции, в р езу л ь та те ч его время ж изни в о зр а ст а е т).
В лияние ча стоты у си л и в а ем ого си гн а л а на коэ(|х})ициент а о б ъ я с ­
ня ется запазды ванием изменения ток а к о л л е к то р а от изменения
тока эм и ттер а за п р о м е ж у т о к времени
в течен и е к о т о р о г о и н ж ек­
ти р ован н ы е н оси тел и за р я д а , пер ем ещ аясь в б а зо в о й о б л а ст и , до­
ст и га ю т к о л л е к т о р н о го п ер е х о д а : т ,
ю^/( 2 £ )), где w — ш ирина
б а з о в о й о б л а ст и . З а в и си м о сть коэф ф ициента передачи т о к а эм ит­
тера о т ч а стоты о п р ед ел я ется уравнени ем
d = ао/(1 4 - /u)/u)a),
где ад — коэф ф ициент передачи
= 1 /та = 2 тс/„; fa — предельная

(2-9)

тока эмиттера при / = О, Ша =
частота
коэффициента передачи

тока эм иттера, на котор ой [d j снил!ема ОБ

Лцб
*+

2,5 X 1 0 -*

^116^226
■,
‘
"216

^
ft,2g

2 5 X 1 0 - е См

Лпэ

^21э

•+

— 0,98

0 ,4 9 X 1 0 - “ См

*21э
^116

^11э

^2K

*“

^12э

-(1

я

1

а

1

^1к

+ Л 2 ,э )

^
"l2 «

^11к*22к
■
” 21к

—а

^22к

1

^21к

и

1100 Ом

г Jб +

Я 1

1_

1

1

— 51

1— а

25 X 1 0 -« См

1

1 + ftjio
■ + *21к

*21э
1+^20

*

'+ '* 2 1 к

1 + /'216

^22э

^э + ( 1 - « )

(1 -а )

^226
^22к

! — а

1 + /1216

I
^ 2,к

а)

^21к

'''21Э

^22э
^226

/г21к)

^21к
2.9 X 1 0 -^

а

^22к

2 1 ,6 Ом

,

’ +

(1 -

^226

1+^213

^216

1_

а

^21э

*11э^22э
^126

^12к

— (1 +

> + ''2 1 6

*+

'^б +

"э
*~

* + '*216

-^116

г +

^Пк

'*216

^216

50

^22э

Физические
параметры

схема ОК

~^21б

^21к

0,98

а

П а р а м е т р ы ч е ты р е хп о л ю сн и к а
Сим-

ВОЛ

схем а ОБ

схем а ОЭ

*+
'■к

1

^21э

*21к

’ ~

^^\2э
^116
^22э

"б
X

(1

+

h

( Ч “ ^21б^

'*226

^1 Оа

^ 126

"2 2 э

*226

/1 2 ,э)

Ф и зическ ие
п арам етры

2,04 МОм

*22к

^*226

^22э

''э

схем а ОК

* 12к

10 Ом

*22к

''П к + ^ - ^ Х

590 Ом

"2 2 к
Х ( 1 + Й ,2 к )

Рнс. 2.8. Кривые типичных
зависимостей
Л-параметров
транзистора!
а — о т т о к а э м и тт е р а ; б — о т к о л ­
л е к т о р н о го напряж ения;
в — от
т е м п е р а т у р ы о к р у ж а ю щ е й ср е д ы .

’

Таблица 2.2

Тип т р а н ­
зи ст о р а

Струк­
тура

Г Т 108А -Г
ГТ109А-И
ГТ115Г
ГТЗЮ А-Д
Г Т 308А -Г
Г Т309А -Е
Г Т З П А -И
ГТ313А -Б
ГТ320А -В
ГТ321А -Е
ГТ322А-Е
ГТ329Б
К Т 301А -Ж
К Т312А -В
К Т315А -И
2Т 317А -В
2Т318А -Е
КТ326Б
КТЗЗЗА-Е
К Т348А-Е
К Т 3 7 9 А -Г
Г Т 402А -Б
ГТ403Л -Ю
К Т602А -Б
К Т603Л -Е
КТ604Б
К Т605А -Б
КТ608
ГТ701А
ГТ703Б
2Т 704А -Б
Г Т804А -В
ГТ806Б
КТ801А -Б
К Т802А
К Т803А
К Т805А
КТ807А -Б
2Т808А
К Т809А
1Т901А-Б
ГТ905А -Б
Г Т 906А -Б
КТ902А
К Т903А-Б

р -п -р
р -п -р
р -п -р
р -п -р
р -п -р
р -п -р
п- р-п
р -п -р
р -п -р
р -п -р
р -п -р
п -р -п
п -р -п
п -р -п
п -р -п
п -р -п
п -р -п
п -р -п
п -р -п
п -р -п
п -р -п
р -п -р
р -п -р
п -р -п
п -р -п
п -р -п
п р-п
п -р -п
р -п -р
р -п -р
п-р -п
р- п -р
р -п -р
п -р -п
п -р -п
п -р -п
п -р -п
п -р -п
п -р -п
п -р -п
р -п -р
р -п -р
р -п -р
п -р -п
п -р -п

3

20-- 2 5 0
20— 250
60-- 1 5 0
20-- 1 8 0
20— 200
20-- 1 8 0
15-- 3 0 0
20-- 2 5 0
20-- 2 ГО
20-- 2 0 0
20— 120
15
20-- 1 2 0
10-- 2 8 0
20-- 3 5 0
25— 250
30-- 2 8 0
45— 160
30-- 2 8 0
25— 250
50-- 1 0 0
30— 150
20— 150
20-- 8 0
10-- 2 0 0
30— 120
10-- 1 2 0
40-- 1 6 0
10
50-- 1 0 0
10-- 1 0 0
20-- 1 5 0
10
13-- 1 0 0
15-- 1 0 0
10-- 5 0
15
15— 100
10-- 5 0
15-- 1 0 0
20-- 1 0 0
35-- 1 0 0
30-- 1 5 0
15
15-- 1 8 0

и . М Гц

0,5— 1
1— 5
1
80— 160
—
40— 120
250— 350
300— 450
80— 160
60
50— 80
400
30— 60
80— 120
30— 250
100
350— 430
400
350— 450
100
—

0,5
8 ■ 1 0 -3
150
—

50
_
100
0,05
0,5
—
10
10
10
20
20
20
5
7
5
—
30
—
30
30

^^кэ. макс’
В

10
6
—
10
20
10
10— 12
15
9— 12
40— 50
6— 15
10
—

15— 30
25— 60
5
10
15
10
5
1 0 -6 0
25
30— 60
100
10— 30
250
250
60
55
20
400— 500
100— 190
100
60— 80
100
60
160
100
120
400
40— 50
60— 75
60— 75
—
60

^к. м а к с
мА

^ к . макС’
Вт

50
20
30
10
50
10
50
10
150
2-103
5
15
10
30
1 0 0 -1 5 0
15
20
50
25
15
30
500
1250
75
300
200
—
400
12 . 103
3,5 . 103
2,5 . 103
10 • 103
20 • 103
1000
5 ■ 103
10*
5 . 103
500
10 • 103
3 . 103
10 . 103
3 ■ 103
10 . 103
5 ■ 103
3 • 103

0,075
0,03
0,05
0,02
0,15
0,05
0,15
0,1
0,2
0,16
0,05
0,02
0,15
0,225
0,15
0,015
0,015
0,25
0,015
0,015
0,025
0,6/4*
0,6
0,85/2,8*
0,5
0,8/3*
0.4
0,5
-/5 0 *
1,6/15*
— /15*
15
— /30*
5
— /50*
— /60*
— /30*
— / 10*
5/50*
— /40*
— /15*
1,2/ 6*
-/1 5 *
— /30*
— /30*

Гип тран
аистора

С трук­
т ур а

9

KT904R
2Т 908А -Б
К Т909Л -Г

п -р -п
п -р -п
п -р -п

8 -6 0

*

В

ч и сл и тел е

указан а

и.

МГЦ

400
50

величина P^^ м акс

макс
В

^к. м акомА

60
800
Ю • 10^
60 — 100
60
2— 4 ■

^к.

макс
Вт

-/5 *
— /50*
— /2 5 — 50

т е п л о о т в о д а , в знам ен ател е — с т е п л о ­

отводом .

к о т о р ы е обл а д а ю т ср а в н и те л ь н о н ебол ьш и м и значениями ем к ости
и и н д у к ти вн ости со о т в е т с т в е н н о . В п а сп ор тн ы х дан ны х т р а н з и ст о ­
р ов о б ы ч н о п р и в од я т значения /j-п а р а м етр ов, изм ерен ны х на ч а с­
тот е 1 кГ ц .
М еж д у ха р а к тер и сти ч еск и м и парам етрам и р а зн ы х сх ем в к л ю ­
чения и ф изическим и парам етрам и тр а н зи ст о р а су щ е с т в у е т о д н о ­
значная с в я з ь , оп ределяем ая соотн ош ен и я м и , приведенны ми в
та бл . 2 .1 . В эт о й та бл и ц е в к а ч еств е прим ера даны числ енны е зна­
чения х а р а к тер и ст и ч е ск и х и ф и зи ческ и х п а рам етров м аломош ,ного
т р а н з и ст о р а при / э = 1,3 мА . Т ак как нап равл ени я т о к о в в четы ­
р е х п о л ю сн и к е и в сх е м а х вклю чения т р а н з и ст о р о в (р и с. 2 .4 ) не
сов п а д а ю т, т о м а тем ати чески е величины коэф ф ициен тов передачи
ток а (/i 2 i 6 и /ijik) для схем О Б и О К им еют отр и ц а тел ьн ы е значени я,
хотя э т о п р оти в о р е ч и т их ф и зи ч еск ом у см ы сл у .
С и стем а /i-п а р ам етр ов ш и р о к о п ри м ен яется при р асчете т р а н з и с­
тор н ы х у ст р о й ст в пром ы ш лен ной эл е к т р о н и к и . О д н а к о она о б л а ­
дает н ед оста тк ом — су щ е ств е н н о й за в и си м о сть ю х а р а к т е р и ст и ч е ­
ск и х п а р а м етр ов от реж им а р а боты тр а н зи ст о р а и тем п ер а ту р ы
о к р у ж а ю щ е й ср еды (р и с. 2 .8 ). Н а гр аф и к ах р и с. 2 .8 , а , б за еди­
ницу п р и н я то значени е к а ж д о г о х а р а к т е р и ст и ч е ск о го парам етра
при /э = 1 м А и [/к = — 5 В , а на гр аф и к ах р и с. 2 .8 , в — при тем ­
п е р а ту р е Т = 25° С (1з = 1 м А , и к = — 6 В ).
Т ипичны е парам етры ряда в ы п уск а ем ы х т р а н з и ст о р о в приведены
в т а б л . 2 .2 .
7. ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ СХЕМЫ БИПОЛЯРНЫХ

ТРАНЗИСТОРОВ

Э л ек тр и ч еск и е св о й ст в а т р а н зи ст о р а м о ж н о о п и са ть с п ом ощ ью
эк вивален тн ы х сх ем , п р ед ста в л я ю щ и х с о б о й эл ек тр и ч еск и е цепи
с ди скретн ы м и р ези стор а м и , к он д ен са тор а м и , источни кам и тока
и ЭД С. Э кви вал ентн ы е сх ем ы м о ж н о р а здел и ть на две г р у п п ц :
схем ы замещ ения и м од ел и р у ю щ и е (м одели т р а н з и ст о р о в ).

Схемы зам ещ ения б а з и р у ю т ся на у р а в н е н и я х л и н е й н о го а к т и в ­
н о го ч еты р ех п ол ю сн и к а и с о с т о я т из четы рех эл ем ен тов (п о ч и сл у
х а р а к тер и сти ч еск и х п а р а м етр ов си стем ы у р а в н ен и й ). С хем ы за­
мещения им еют Т - или П -о б р а з н у ю к он ф и гу р а ц и ю с одним или
двумя зависим ы м и ген ератор ам и ток а или Э Д С.
Н а р и с. 2 .9 п ок азан а схем а замещ ения т р а н зи ст о р а для си стем ы
/{-п ар ам етр ов. Н а парам етры эл ем ен тов сх ем ы замещ ения ан а л о­
гично ха р а к тер и сти ч еск и м парам етрам в л и я ю т схем а вкл ю чения
тр а н зи стор а , реж им р а боты и т ем п ер а ту р а о к р у ж а ю щ е й среды .
Д остои н ств ам и сх ем замещ ения я в л я ю тся их п р о ст о т а и в о з м о ж ­
н ость н е п оср ед ст в е н н о го и зм ере­
■I? +
ния п ар а м етр ов эл ем ен тов схем ,
н ед остатк ом яв л я ется т о , что они
не о т р а ж а ю т ф и зи ч еск и х п р о ц е с­
со в , п р ох од я щ и х в т р а н зи ст о р е .
■0 ~
М о д е л и р у ю щ и е схемы с о с т а в л я ­
ю тся на о сн о в е анализа у р а в н е ­
Рис. 2.9. Схема замещения тран­
зистора.
ний,
оп и сы ва ю щ и х
ф и зи ч еск и е
п р оц ессы в т р а н з и ст о р е . Они д о л ж ­
ны со д е р ж а ть м и н им ал ьн ое к о л и ч е ст в о эл ем ен тов ; п арам етры их
эл ем ен тов д ол ж н ы и зм ер я ться д о ст а т о ч н о п р о ст о ; анал итические
зави си м ости п ар а м етр ов эл ем ен тов о т т ем п ер а ту р ы и реж им а р а­
боты д ол ж н ы бы ть п росты м и и удобн ы м и для р а сч е т о в ; сх е м ы д о л ­
ж ны отр а ж а т ь ф и зи ч еск и е п р о ц е ссы , п р о и сх о д я щ и е в т р а н зи ст о р е .
П арам етры эл ем ен тов м о д е л и р у ю щ и х сх е м п р и б л и ж е н н ы е , ч то о б у ­
сл ов л ен о сл о ж н о ст ь ю и сх о д н ы х м а тем а ти ч ески х ур а вн ен и й и п р оти Е ср еч и в остью тр ебов а н и й , п р ед ъ явл яем ы х к м од ел я м . М одел и тр а н ­
зи стор а б а з и р у ю тся на м а тем ати ч еской м одели, в к о т о р у ю на р а з­
личны х
этап ах р а зр а б о т к и в в о д я т оп р еделен н ы е п р и бл и ж ен и я .
М а л оси гн ал ьн ы е модели т р а н з и ст о р а п р и м ен яю тся для анализа
р аботы тр а н з и сто р н ы х у с т р о й с т в при м алы х в х о д н ы х си гн а л а х .
На р и с. 2 .1 0 , а, б п ок азан ы м а л оси гн а л ьн ы е м одели для д в у х схем
вкл ю чения тр а н з и ст о р а (О Э и О Б ). П р и и сп ол ьзов а н и и тр а н зи ст о р а
для п р еобр а зов а н и я н и зк о ч а ст о т н ы х си гн а л о в из м оделей м о ж н о
и ск л ю ч и ть к он д ен са то р ы Ск, Ск и Сэ.
К л а сси ч еск а я м одель Э б е р с а — М ол л а дл я и д е а л ьн о го т р а н зи с­
тор а (р и с. 2 . 1 0 , в) осн ов а н а на су п е р п о зи ц и и н о р м а л ь н о го и и н вер с­
н о г о р еж им ов р а боты т р а н з и ст о р а . И з р и су н к а в и дн о, что р-пп ереходы п р едставл ен ы в виде д и о д о в , а и х взаи м од ей ств и е учтен о
ген ератор ам и т о к о в . В ы раж ен и я для т о к о в I i и 1^, и н ж ек ти р уем ы х
ди одам и , м ож н о п ол у ч и ть из ур авн ен и й Э бе р са — М олла
/з

=

/к =

а п

a^i

-

(e^^э/n—

1)

Ч -

1) +
45

a ia

G 22

-

1 );

1 ),

Cj
5

С/(

Н Н

J l'r ,
«н :

Ь - 0 л- з«> -^

,Л 1

о—

1 - -0 /r

ли
J

^>1-<
ГЙЬ
li-m )
Uk

ссГ,

Г{

к

к т и в н о запираем ы е т и р и ст о р ы отл и ч а ю тся бол ьш ей п л ощ адью у п р а в ­
л я ю щ е го эл ек тр од а (р и с. 3 .1 0 , а). П р о ц е сс вкл ю чен и я за п и р а ем ого
т и р и сто р а аналогичен вкл ю чен и ю о б ы ч н о го т и р и ст о р а , вы клю чение
о б у сл о в л е н о тем , ч то при подаче от р и ц а т ел ь н о го и мпульса у п р а в л е­
ния сн и ж а ю т ся коэф ф ициенты передачи т о к а , в р езу л ь та те чего
п ер естает вы п ол н я ться у сл о в и е a j - f Oj > 1 и п р и б ор в ы к л ю ч а е :ся .

П р и м ен я я запи раем ы е ти р и ст о р ы , м о ж н о у п р о с т и т ь систем ы
п р е о б р а з о в а н и я т о к а , та к ка к при этом не т р е б у ю т с я спец иал ьн ы е
ср ед ств а и ск у сств е н н о й к ом м ута ц и и для вы клю чения т и р и ст о р о в .
О д н а к о их и сп ол ьзов а н и е о гр а н и ч ен о малым коэф ф ициентом у с и ­
ления при в ы к л ю чен и и
K s =

/ а / / 'у ~ \

где /у~’ — отрицательны й ток управления.
К р ом е т о г о , при пр я м ы х т о к а х , бо л ь ш и х к р и т и ч е ск о го значения
/а. кр (р и с. 3 .1 0 , б ), коэф ф ициент Кв падает д о н у л я . Э то о б ъ я с н я ­
ется возр а ста н и ем (при увели чении п р я м о го т о к а ) падения н а п р я ­
ж ения на п р од ол ьн ом соп р оти в л ен и и обл а сти ба зы , п р е п я тств у ю -

h.Kp

h

а — сх е м а т и ч е ск о е у с т р о й с т в о ; б — граф ик за ви си м о сти коэф ф и ц и ен та
пирания о т т о к а .

за­

Рис. 3.10. Запираемый

тиристор:

щ его п р о х о ж д е н и ю ток а у п р а в л ен и я . В р е зу л ь та т е в о б л а с т я х ти ­
р и ст ор а , удал енны х от у п р а в л я ю щ е го эл е к т р о д а , вы к л ю чен и е не
п р о и сх о д и т .
Т иристоры с повы ш енны м бы стр од ей ств и ем — п р и б ор ы , пред­
назначенны е для прим енения в у с т р о й с т в а х п овы ш ен н ой и в ы со к о й
ч астоты , к от ор ы е д ол ж н ы о бл а д а ть ул учш енны м и динам ическим и
парам етрам и (/вкл, 4 ыкл,
diV dO -О д н а к о созд а н и е у н и в е р са л ь ­
ны х п р и б о р о в , у к о т о р ы х бы ли бы ул учш ен ы ди н ам и ч еск и е п ар а­
метры при сох р а н ен и и у д ов л етв ор и тел ь н ы х ста ти ч е ск и х парам ет­
ров, за тр у д н и тел ьн о. П о э т о м у р а зр а бота н ы гр у п п ы сп ец и ал и зи ­
р ова н н ы х т и р и ст о р о в , у к о т о р ы х ул уч ш ен а ч асть ди н ам и ческ и х
п а р а м етр ов. К ним о т н о ся тся в ы со к о ч а сто тн ы е т и р и ст о р ы (Т Ч ),
им п ул ьсн ы е (Т И ), ди н ам и ческ и е (Т Д ) и б ы ст р о д е й ст в у ю щ и е (Т Б ).
Д и н ам и чески е парам етры у л уч ш а ю тся путем прим енения оп ти ­
мальной к он стр у к ц и и и те х н о л о ги и и зготовл ен и я т и р и ст о р о в . Д ля
пол учения м алы х времен вкл ю чения ум ен ьш аю т тол щ и н у ба зо в ы х
обл а стей и увел и чи ва ю т время ж изни н еосн ов н ы х н оси тел ей за р яда .
Д ля уменьш ения времени вы клю чения н е о б х о д и м о ум ен ьш ать время
ж изни н еосн ов н ы х носи тел ей зар яда и ум ен ьш ать толщ ины ба зо в ы х

обл а стей . У л учш ен и ю ди н а м и ч еск и х п ар ам етр ов с п о с о б с т в у е т та к ж е
увели чение площ ади управляю щ его эл ек тр од а и д р у ги е сп ец и а л ь­
ны е м еры .
В та бл . 3 .2 приведены н е к о т о р ы е парам етры о сн о в н ы х ти п о в т и ­
р и сто р о в .
Глава

4

ЭЛЕМЕНТЫ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ
1. КЛ АССИФИ КАЦИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫ Х
И ИХ ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

СХЕМ

Т ермин м и к р оэл е к тр о н и к а о тр а ж а е т со в р е м ен н у ю тенденцию
создани я эл ек тр он н о й а п п а р а ту р ы : м и к р ом и н и а тю р и за ц и ю и инте­
грацию — у п л отн ен и е к ом п он ов к и м он та ж а за сч ет объ единени я
ф ункций эл ем ен тов и у з л о в в одн ом тв ер д ом теле. М и к р о м и н и а тю ­
ризация д о ст и га е тся путем п р ед ел ьн ого ум еньш ения м а ссо га ба р и ткы х п ок аза тел ей эл ем ен тов эл е к т р о н н ы х у с т р о й с т в и п отр ебл я ем ой
ими м ощ н ости . М и к ром и н и а тю р и за ц и я п од р а зд ел я ется на д и ск р е т ­
н ую и и н тегр а л ьн у ю .
Д и ск р етн а я м и кр ом и н и а тю р и за ц и я не реш ает «п р обл ем ы к о л и ­
чества» (п р обл ем ы уменьш ения б о л ь ш о г о числа эл ем ен тов ) и я в л я ­
ется п ер еход ящ и м явлением , к о т о р о е у ст у п а е т м есто и н тегральн ой
м и кр ом и н и атю р и зац и и , о су щ е ст в л я е м о й путем прим енения ин те­
гр ал ьн ы х сх ем и целы х ф ун к ц и он а л ьн ы х у с т р о й с т в , к о т о р ы е п о з в о ­
л яю т п р ои зв од и ть ин теграц и ю и м и к р ом и н и а тю р и за ц и ю эл е к т р о н ­
ных у ст р о й ст в не за сч ет л у ч ш е го ф и зи ч е ск ого в осп р ои зв ед ен и я
м етодов к л а сси ч еск о й с х е м о т е х н и к и , а за сч ет созда н и я п р и б о р о в
с л окал ьн ы м и ф изическим и ср еда м и , в ы п ол н я ю щ и м и н ео б х о д и м ы е
ф ункции п р ощ е и н а д еж н ее на о сн о в е ф и зи ч еск и х св о й ст в т в е р д о го
тела.
П од и н тегр а л ьн ой сх е м о й (И С) п од р а зу м ев а ется у с т р о й ст в о ,
создаваем ое единым т е х н о л о ги ч е ск и м ци кл ом и со ст о я щ е е из эл е к ­
трически св я за н н ы х м еж ду со б о й к ом п он ен тов, вы п ол н я ю щ и х
ф ункции т р а н з и ст о р о в , д и о д о в , р е зи ст о р о в и к он д е н са то р о в , о б ъ ­
единенны х на общ ей п од л ож к е и закл ю чен н ы х в общ ий к о р п у с.
Т ех н ол оги ч еск и м при зн аком ин тегральн ы х схем я вл яется о д н о в р е ­
менное созд а н и е в се х или части к ом п он ен тов и м еж ком п он ен тн ы х
св я зей на одн ом и том ж е о б о р у д о в а н и и . К л асси ф и кац и я и н тегр а л ь­
ны х сх е м показана на р и с. 4 .1 .
Одним из гл авн ы х п р и зн а к ов кл ассиф икации ин тегральн ы х
сх ем явл я ется тип п од л ож к и . Р а зл и ч а ю т активн ы е и пасси вн ы е
п од л ож к и . У первы х (обы ч н о э т о п о л у п р ов о д н и к о в ы е м атериалы )
часть или все ком пон ен ты в ы п ол н я ю тся вн у тр и п о д л ож к и . П ри

Рис. ,4.1. Общ ая классификация интегральных схем.

Рис. 4.2. Основные направления развития микроэлектроники и
конструктивно-технологическая классификация интегральных схем.

этом д ости га ет ся бол ьш а я степ ен ь ин тегр ац и и , н о огр а н и ч и ва ется
ди ап азон ном инал ьны х значени й ком п он ен тов и их и зол я ц и я .
У втор ы х (обы ч н о э т о ди эл ек тр и ч еск и й м атериал ) ком понен ты р а з­
м ещ аю тся на п о в е р х н о ст и п о д л о ж к и . В эт о м сл у ч а е д о сти га е тся
изоляция ком п он ен тов и в о з м о ж н о с т ь ва р ьи р ов а н и я их пар ам етр ов.
К он стр у к т и в н о -т е х н о л о ги ч е ск а я кл асси ф и к ац и я ин тегральн ы х схем
показана на р и с. 4 .2 .
П о л у п р ов од н и к ов ы е и н тегральн ы е (тверды е) схем ы в ы п ол н я ­
ю тся на одн ой или н е ск о л ь к и х м он ок р и ста л л и ч еск и х пл а сти н к а х.
П ервы е назы ваю т м онолитны м и ин тегральн ы м и схем ам и , в тор ы е —
м н огокр и стал ьн ы м и .
П осл едн и е п озв ол я ю т и сп о л ь зо в а ть различны е п о л у п р о в о д н и ­
ковы е м атериалы и таким об р а зо м оп ти м и зи р ов а ть эл е к т р и ч е ск и е
х ар а к тер и сти к и отдел ьн ы х ком п он ен тов.
К тверды м интегральны м схем ам о т н о ся т ся та к ж е сх ем ы на с а п ­
ф и р ов ой п од л ож к е и ба л оч н ы е. П ервы е о т н о ся тся к т и п у эп и т а к ­
сиальны х и ха р а к т е р и зу ю тся тем, ч то их ком п он ен ты созд а ю тся
внутри м он ок р и ста л л и ч е ск о го п о л у п р о в о д н и к о в о го с л о я . В ба л о ч ­
ны х и н тегр ал ьн ы х сх е м а х в качестве м еж ком п он ен тн ы х соед и н е­
ний и м ехан и ческой осн о в ы и сп о л ь зу ю т ся м етал ли ческие ба л ки .
В ги бри дн о-п л ен оч н ы х и н тегральн ы х сх е м а х прим еняю тся п а с­
сивны е п од л ож к и , на к о т о р ы х м он ти р у ю тся б е ск о р п у сн ы е а к ти в­
ные элементы или кр и стал л ы м он олитн ы х и н тегр ал ьн ы х сх ем ,
а в качестве п а сси вн ы х эл ем ен тов и м еж ком п он ен тн ы х св я зей ис­
п ол ьзу ю тся тол сты е пл енки. С хем ы п е р в о го типа имеют в ы со к о е
качество п асси вн ы х ком п он ен тов, а в т о р о г о — отл и ч аю тся п р о с т о ­
той т ех н ол оги и , но им еют м ал ую степ ен ь ин теграции.
В тон к оп л ен о ч н ы х и н тегр ал ьн ы х сх ем а х активн ы е и па сси вн ы е
ком понен ты и згота вл и в а ю тся путем нанесения т о н к и х д и эл е к т р и ­
ч ески х и р ези сти вн ы х пленок на одн ой п од л ож к е. Т аки е схем ы о б ­
ладаю т наивы сш ей интеграцией, н о пока не им ею т ш и р о к о го прим е­
нения из-за тр у д н ост и п ол учения пленочны х активн ы х элем ен тов
с хор ош и м и эл ектри ческ и м и парам етрам и.
В совм ещ ен н ы х ин тегральн ы х сх е м а х активн ы е элем енты с о з д а ­
ю тся на о сн о в е м он ок р и ст а л л и ч е ск о го п о л у п р о в од н и к а , а п а сси в ­
ные н ап ы л яю тся в виде то н к и х пл енок на ту ж е п л а сти н к у . Д о с т о ­
ин ство та к и х и н тегр ал ьн ы х схем — вы сок ая степ ен ь интеграции
при сох р а н ен и и х о р о ш и х качеств соста в н ы х к ом п он ен тов.
В у ст р о й ст в а х вы числ ител ьной тех н и к и , в к а ч естве за п ом и н а ю ­
щ и х эл ем ен тов, ш и р ок о прим еняю тся м агнитны е пленки. Т аки е
элементы обл а д а ю т вы сок и м б ы стр одей ств и ем .
В кр и оген н ы х сх ем а х и сп о л ь з у ю т явл ения св е р х п р о в о д и м о ст и
при тем п ер а ту р а х , бл и зк и х к а б со л ю т н о м у н у л ю . П л ен оч н ы е к р и о ­
тр он ы п р ед ста вл я ю т с о б о й идеальны е м и к р оэл ек тр он н ы е п ер ек л ю ­

чатели , им ею щ ие в ы сок и й коэф ф ициен т уси л ен и я и м а л у ю м ощ н ость
р а ссея н и я . К р и о т р о н ы п р и м ен яю тся в за п ом и н а ю щ и х у ст р о й ст в а х
с п р ои звол ьн ой в ы б о р к о й инф орм ации. Т а к и е у ст р о й ст в а о б л а д а ю т
х ор ош ей п о м е х о у сто й ч и в о ст ь ю .
П о степени и н теграции к ом п он ен тов ин тегр ал ьн ы е сх ем ы к л а с­
си ф и ц и р у ю т на м и к р осх ем ы с малой (М И С ), средн ей (СИ С) и б о л ь ш о й
(Б И С ) степ ен ью интеграции.
П о х а р а к т ер у вы п ол н я ем ы х ф ун к ц и й И С д е л я тся на ц и ф ровы е
(д и скр етн ы е) и линейны е (а н а л огов ы е). Ц иф ровы е элем енты и сп о л ь ­
з у ю т ся для вы полнен ия р азл и ч н ы х л о ги ч е ск и х оп ер а ц и й , в у с т р о й ­
ст в а х об р а б о т к и , хранени я и передачи ин ф орм ации. Л и нейны е
элем енты в ы п ол н я ю т ф ункции у си л е н и я си г н а л о в , п р и м ен я ю тся
в качестве ген ер а т о р о в , ф и л ьтр ов , д е т е к т о р о в и д р .
П о т и п у к ом п он ен тов, и сп о л ьзу е м ы х для вы п ол н ен и я л о ги ч е ­
ск и х оп ер ац и й , р азл и ч аю т ИС с т р а н зи ст о р н о й л о г и к о й и н е п о с р е д ­
ствен н ой с в я з ь ю (Т Л Н С ), тр а н з и ст о р н о й л о ги к о й и рези сти вн ой
св я з ь ю (Р Т Л ), тр а н зи ст о р н о й л о ги к о й и р е з и ст и в н о -е м к о ст н о й
с в я з ь ю (Р Е Т Л ), д и од н о -т р а н зи ст о р н о й л о ги к о й (Д Т Л ), т р а н з и с т о р ­
н о-тр а н зи стор н ой л оги к о й (Т Т Л ), тр а н зи ст о р н о й л о ги к о й и эм и т т е р н ой св я з ь ю (Т Л Э С ).
П о виду си гн а л ов на в х о д а х и в ы х о д а х циф ровы е ИС д е л я т ся
на им п ул ьсн ы е, потен циал ьны е и п отен ц и а л ьн о-и м п у л ьсн ы е. Н а и ­
бол ьш ее р а сп р остр а н ен и е им ею т потен циальны е И С.
П о бы стр од ей ств и ю ИС п од р а зд ел я ю т на с в е р х б ы с т р о д е й с т в у ю ­
щ и е (за дер ж ка си гн ал а 5 не), бы ст р о д е й ст в у ю щ и е (5 — 10 н е), ср е д ­
н его бы стр од ей ств и я (10— 50 не) и м ед л ен н одей ствую щ и е (50 не).
К осн ов н ы м парам етрам ц и ф ровы х И С о т н о с я т с я :
коэф ф ициент объединени я по в х о д у М , ука зы ва ю щ и й ч и сл о в х о ­
д о в элемента И С;
коэф ф ициент р азветвл ен и я по в ы х о д у N , указы ваю щ и й на
с к о л ь к о в х о д о в л о ги ч е ск и х эл ем ен тов м ож ет бы ть н а гр у ж ен в ы ход
д а н н о го элем ента;
время задерж ки р а сп р остр а н ен и я си гн ал а, х а р а к тер и зу ю щ ее
бы стр од ей ств и е эл ем ен тов;
п о м е х о у сто й ч и в о ст ь , х а р а к т е р и зу ю щ а я с п о с о б н о с т ь И С не изме­
н я ть со ст о я н и е эл ем ен тов при д ей стви и си гн а л ов п ом ех и , к о т о р ы е
м о г у т в озн и к н у ть всл ед ств и е п у л ьса ц и й н а п р яж ен и я пи тан ия,
а та к ж е в р езу л ь та те дей стви я п ар ази тн ы х ем к остей и и н д у к т и в ­
н остей или внеш них эл ек тр ом а гн и тн ы х полей;
н а п р яж ен и е источни ка питания;
м ощ н ость р а ссея н и я эл ем ен тов И С;
вы ходн ы е н а п р я ж ен и я , со о т в е т ст в у ю щ и е л о ги ч е ск о й единице
и л оги ч еск ом у н у л ю ;
п ор ог переклю чения схем ы ;

ди апазон р а боч и х тем п ер а ту р ;
время нар астан и я и спада ф рон та в ы х о д н о г о си гн а л а .
П ар а м етр ы л о ги ч е ск и х И С оп р е д е л я ю т ся из ст а т и ч е ск и х и п ере­
ходн ы х Х а р актер и сти к.
Л и нейны е И С оп и сы в а ю тся бол ьш и м ч и сл ом п а р а м етр ов , п о ­
с к о л ь к у разли чны е типы уси л и тел ей , м у л ь т и в и б р а т о р о в , ф и л ьтр ов
х а р а к тер и зу ю тся различны ми парам етрам и.
2. АКТИВНЫЕ ЭЛРМЕНТЫ ИНТЕГРАЛЬНЫ Х СХЕМ

Т р а н зи стор ы м и к р о эл е к т р о н н ы х у ст р о й ст в д ел я тся на три типа:
м иниатю рны е к ор п у сн ы е , прим еняем ы е в м и к р ом од у л ьн ы х сх е м а х ,
бс'ск ор п усн ы е, прим еняем ы е в ги бр и д н о-п л ен оч н ы х с х е м а х , и т р а н ­
зи стор ы м он ол и тн ы х и н тегр ал ьн ы х сх ем , прим еняем ы е в п о л у п р о ­
водн и ковы х и совм ещ ен н ы х сх е м а х . Н а и бол ьш ее р а сп р остр а н ен и е
в ги бр и д н о-п л ен оч н ы х сх е м а х им ею т планарны е крем н иевы е и ге р ­
маниевые тр а н зи ст ор ы , к о т о р ы е по св ои м х а р а к тер и сти к а м п р а к ти ­
чески не отл и ча ю тся от обы ч н ы х . М он ол и тн ы е ж е ин тегральн ы е т р а н ­
зи стор ы им еют н ек отор ы е к о н ст р у к т и в н ы е о с о б е н н о с т и , вл и яю щ и е

п

оТ1
nh

Б 0-

©

■Сп

Sin

is3
Рис. 4.3. Интегральный транзистор;

а — стр уктура,

б,

в — м одель

с

учетом

и б е з уч ета п а р а з и т н о г о p -fj-p -тр и н зи стор а.

на их эл ек тр и ч еск и е х а р а к т е р и ст и к и . О б ы ч н о зд е сь и сп о л ь зу ю т ся
дрейф овы е т р а н зи ст ор ы типа п -р -п , к о т о р ы е им ею т л уч ш и е эл е к т р и ­
ч ески е парам етры , чем т р а н зи ст о р ы типа р -п -р .
П о с п о с о б у и зол яци и от п од л ож к и р азл и ч аю т тр а н зи стор ы ,
и зол и р ован н ы е п ер ех од ом или д и эл е к т р и ч е ск о й пл ен к ой . Т р а н з и с ­
т ор ы , и зол и р ова н н ы е п ер ех од ом , я в л я ю тся бип ол я р н ы м и и имеют
ч еты р ех сл ой н у ю /г -р -п -/?-стр у к т у р у (р и с. 4 .3 , а ). З д есь м ож н о вы­
дел и ть осн ов н ой тр а н з и ст о р п-р-п-типа Т1 \\ п аразитны й р -п -р -т и п а
Т 2, причем эм иттерны м п ер ех од ом п а р а зи т н о го т р а н з и ст о р а я в л я ­
ется кол л ек тор н ы й п е р е х о д о с н о в н о г о . К ол л ек тор н ы м п ер ех од ом
п а р а зи тн ого тр а н зи ст о р а я в л я ется и зол и р у ю щ и й п е р е х о д , котор ы й

с п ом ощ ью сп ец и а л ь н о го эл е к тр о д а всегд а смещ ен в об р а тн ом на­
правлении (р и с. 4 .3 , б).
В активн ом р еж и м е о с н о в н о г о тр а н зи ст о р а паразитны й работает
в реж им е отсеч к и . В р еж им е ж е насы щ ения о с н о в н о г о тр а н зи стор а
паразитны й р а бота ет в а кти вн ом р еж и м е и м ож ет вл и ять на в х од ­
ные и вы ходн ы е х а р а к те р и сти к и о с н о в н о г о . К оэф ф ициент пере/;ьчи
т о к а о бл а сти к о л л е к т о р — п од л ож к а т а к о г о т р а н зи ст о р а н езн ач 1 !!елен (а „
0 , 0 1 ) и п о эт о м у е го м о ж н о р а ссм а тр и в а ть
как д и ск р ет­
ный т р а н зи стор п-р-п-т япа, к к о л л е к т о р у к о т о р о г о п од кл ю ч (и а
паразитная ем к ость и з о л и р у ю щ е го пер еход а
(р и с. 4 .3 , в).
В тр а н з и ст о р а х с д и эл е к т р и ч е ск о й и зол яц и ей п од л ож к а ока зы ­
вает м еньш ее вл и ян и е на р а б о т у о с н о в н о г о т р а н зи ст о р а , и И С на
н и х п р ак ти чески не отл и ч аю тся от ан ал оги чн ы х сх е м с д и ск р ет­
ными элем ен там и. П ри р асч ете п ер ех од н ы х х а р а к т е р и ст и к инте­
гр ал ьн ы х т р а н з и с т о р о в и с п о л ь з у ю т обы чн ы е п арам етры т р а н зи сто р а
в кл ю чевом реж им е.
В и н тегр а л ьн ы х сх е м а х п р и м ен яю тся та к ж е у н и п о л я р н ы е пол е­
вые т р а н зи ст ор ы ди ф ф узион ны е и М О П -т р а н зи ст о р ы , в к о т о р ы х ис­
п о л ь з у ю т ся н оси тел и за р я д а т о л ь к о о д н о го зн а ка . П ер вы е имеют
н и зк и й у р о в е н ь ш у м ов и устой ч и вы к в озд е й ств и ю я д ер н ой радиа­
ции, в тор ы е им ею т очен ь бо л ь ш о е в х о д н о е со п р о ти в л е н и е и приме­
н я ю т ся в ИС с малым п отребл ен и ем эн ер ги и .
О дним из ти п ов и н тегр а л ьн ы х т р а н з и ст о р о в я в л я ется м н огоэм и ттер н ы й , о сн о в н о е отл и ч и е к о т о р о г о с о с т о и т в том , ч то он имеет
н е ск о л ь к о эм и тте р о в , объ един ен н ы х одним сл оем ба зы . К о н с т р у к ­
т и в н о эм иттеры р а сп о л а га ю т т а к , что и ск л ю ч а ется п р я м ое взаим о­
д ей ств и е меледу ними, и та к о й т р а н зи ст о р п р ед ста в л я ет с о б о й с о в о ­
к у п н о ст ь н е ск о л ь к и х тр а н з и ст о р н ы х с т р у к т у р с одн им общ им кол ­
л ек тор ом . Д л я осл абл ен и я вза и м н ого влияни я в х о д н ы х цепей коэф ­
ф ициент передачи т о к а м еж ду соседн и м и эм иттерам и дол ж ен бы ть
мал. С оп р оти вл ен и е базы м н о го эм и т т е р н о го тр а н зи ст о р а за счет
увели чения р а сст оя н и я м еж д у кон тактам и ба зы и эм и ттер н ой о б ­
л а сть ю имеет повы ш ен н ое значени е и д о ст и г а е т величины н е с к о л ь ­
к и х с о т ом .
О бозн ач ен и е в сх е м а х м н о го эм и т т е р н о го тр а н з и ст о р а п ок азан о
на р и с. 4 .4 , а. М одел ь м н о го эм и т т е р н о го т р а н зи сто р а с учетом по­
вы ш ен н ого соп р оти в л ен и я базы п ок азан а на р и с. 4 .4 , б. В этой мо­
дели д и од ш у н т и р у е т кол л ек тор н ы й п ер ех од , в сл едств и е ч его ин­
вер сн ы й коэф ф ициент усил ения В '* сн и ж а ется д о значения 0 ,0 1 —
0,05.- У пр ощ ен н ая м одель м н о го эм и тте р н о го т р а н зи ст о р а с учетом
п р ен ебр еж и м о м а л о го вза и м н ого влияния эм и ттер ов
показана
на р и с. 4 .4 , в.
* Параметры для многоэмиттерного транзистора обозначены

со штрихом.

Если на все М эм иттеров подать вы сок ое напряж ение U i „ >
> f^ K . м> т о эмиттерный переход будет в запертом состоян ии и
транзистор бу д ет работать в инверсном режиме. При этом ток
к а ж дого эмиттера
Ц, „ =
Т ок
коллектора
/«, « = (1 +
+ М.В'^) /б.
Если и сп ол ьзуется часть эм иттеров т { т < М ) и подается низ­
кое напряж ение U I „ < U^. м. т о т эмиттерны х переходов б у д у т
откр ы ты . Н ап ряж ен ие на откры том коллекторном переходе

а

S^0hn

ЧИК

Рис. 4 .4. Многоэмиттерный тран­
зистор:
а — о бозн ач ен и е в сх е м а х ; б — м о д е л ь
с у ч е т о м п о в ы ш е н н о го со п р о ти в л е н и я
базы ; в — у п р о щ е н н а я м о д е л ь .

Л0-

где Гк — сопротивление коллекторной области м н огоэм иттерн ого
транзистора; (7кэо — напряж ение м еж д у коллектором и эм иттером
при откры том коллекторном переходе.
При / к . м = О
t /к . м =

tptln [(1 +

^^к'эо =

где

9 т — температурны й
потенциал.
Т ок через каж ды й из (М — т)
рых и ^ щ -т ) > и

1 э (М — т) —

О бщ ий ток , протекаю щ ий
/м =

/б .„ [1

+

эм иттеров, на к о т о ­

м*

через
( Л

запертых

транзистор

1 - т ) Б ;]

+

/к ,

Т ак и м об р а з о м , при изменении нап р яж ен и я на эм и ттер ах с вы­
с о к о г о на н и зк ое и н а о б о р о т п р о и сх о д и т перек л ю ч ен и е т о к а из к ол ­

л ек тор н ой цепи в эм и ттер н у ю и со о т в е т ст в е н н о из эм иттерной
в к о л л е к т о р н у ю . Т а к о е п ер еклю чен ие п р о и сх о д и т д о в о л ь н о бы стр о,
та к как не тр е б у е т ся р а сса сы в а н и е зар яда в к ол л е к то р н о й обл а сти .
С оврем ен ны е тех н о л о ги ч е ск и е методы п о зв о л я ю т со зд а в а ть ди­
оды Ш оттк и в ин тегральн ом и сп ол н ен и и . Т а к и е ди оды п р ед ста в л я ю т
с о б о й к он так т металла (алю м иний) с в ы сок оом н ой кол л ек тор н ой
о б л а ст ь ю п -типа. Д и од ы Ш оттки ч а сто и сп о л ь зу ю т для о гр а н и ч е­
ния степен и насы щ ения т р а н з и ст о р о в . С это й цел ью д и од вкл ю ч аю т
п арал лел ьн о к ол л е к т о р н о м у п е р е х о д у (р и с. 4 .5 , а ). О б р а зу ю щ а я ся
при этом единая ин тегральн ая с т р у к т у р а назы вается тр а н зи сто р о м
Ш о тт к и . Е г о обо з н а ч е н и е в с х е м а х п о к а з а н о на р и с. 4 .5 , б.

т °с
/

О/

*12^

у '
L1

0,2
0,1

-60%

12

1S

Гх.мА

Рис. 4.5. Транзистор Шоттки:
а — м о д е л ь ; б — у с л о в н о е о бозн а ч ен и е; в — к о л л е к т о р н ы е х а р а к т е р и сти к и т р а н зи сто р а
Ш от тк и (ш тр и хова я ) и о б ы ч н о г о и н т е гр а л ь н о г о тр а н зи ст о р а в р е ж и м е насы щ ения.

в активном режиме и режиме отсечки диод заперт и не ока­
зывает н и к ак ого влияния на работу транзистора. При /б >
транзистор насы щ ается, и часть тока /б проходит через диод. .Б а ­
зовый ток ум еньш ается д о значения /б = h — /д. ш*. Т о к кол л ек­
тора при этом /к = /к + /д. ш. Н апряж ение на коллекторе
U k. а . ш ~
+

Ir.

— U qk =
д. ш) =

-\- 1б>'б — ^д. шО +
нО +

(/к +

Н апряж ение на кол л екторе транзистора
определяется выражением

/ д . ш ) ^к-

в откры том состоянии

и ,, „о = срт In (В /S' + 1 + В ,)/ [В , (1 -

1 /5 )],

где S i — коэфф ициент усиления тока в инверсном режиме S ' =
= 5 /б //к .
К о л л е к т о р н ы е х а р а к т е р и ст и к и т р а н з и ст о р а Ш о т т к и и о бы ч н о го
и н тегр а л ьн ого тр а н зи стор а в реж им е насы щ ения
показаны на
* Индекс ш обозначает приборы Ш оттки; О — открытое

состояние.

р и с. 4 .5 , в. К а к видн о из р и су н к а , н а п р я ж ен и е на к ол л ек тор н ом
п е р е х о д е т р а н з и сто р а Ш о ттк и сл а бе е за в и си т о т т о к а /к . Б л а год а р я
эф ф екту п ер ер асп р ед ел ен и е т о к а в насы щ енном тр а н з и ст о р е Ш оттк и
в к ол л ек тор н ой обл а сти не н ак ап л и вается избы точн ы й за р я д и нет
н еобх од и м о сти е го р а сса сы в а н и я , т. е. нет н е о бх о д и м о ст и прим е­
н я ть д оп ол н и тел ьн ы е меры для ум еньш ения п о сто я н н о й времени
р а ссасы в ан и я .
П ри работе в инверсном реж име / д . ш = / б — / б ~ / б Т ок
базы и коллектора при эт о м малы. С со тв е тств ен н о неличина вте­
к аю щ его в эм и ттер тока та к ж е мала / , = В ,/б = В\шЬ.

©

о

0

4
Рис.

4.6.

Схемы

диодного

включения интегральных транзисторов.

К оэф ф ициент передачи т о к а в ин вер сн ом р еж им е имеет н е б о л ь ­
ш ое значение
5lm = /э //б =

(1 — /д. ш//б))

п оэтом у ДЛЯ уменьш ения В [ м н огоэм и ттер н ы х т р а н з и с т о р о в в п о ­
сл ед н и х та к ж е и сп о л ь з у ю т ди оды Ш оттк и .
Т аким об р а з о м , тр а н з и ст о р Ш оттк и м ож н о р а ссм а тр и в а ть как
обы чн ы й, н о с бол ьш и м усил ен ием , малым ин версн ы м коэф ф ициен­
том уси л ен и я и м алой п о ст о я н н о й времени р а сса сы в а н и я носителей
заряда. З н ачение ем к ости к о л л е к т о р н о г о п ер ех од а у н его увел и ч ен о:
С к .Ш =

Ск

С д .ш .

Д иоды интегральны х сх ем . В ги б р и д н о-п л ен оч н ы х и н тегр ал ьн ы х
сх ем а х пр и м ен яю тся б е ск о р п у сн ы е ди оды и ди одн ы е с б о р к и , в п о л у ­
п р ов од н и к ов ы х и совм ещ ен н ы х И С ди оды и згота в л и в а ю тся на о д ­
ной пл асти н е вм есте с д р у ги м и ком п он ен там и . В первом сл у ч а е
д и од ы и згота в л и в а ю тся о т д ел ьн о от д р у г и х к ом п он ен тов и их эл е к ­
т р и ч еск и е парам етры м о ж н о о п т и м и зи р о в а т ь . В о в тор ом сл у ч а е
в озм ож н ост и оптим изации огр а н и ч ен ы . З д есь чащ е в се го в каче­
ст в е д и од ов и сп о л ь з у ю т с т р у к т у р у и н тегр а л ьн ы х т р а н зи ст о р о в
в ди одном вкл ю чении (р и с. 4 .6 ). П а р а м етр ы д и од о в для дан ны х
сх ем вкл ю чен и я т р а н з и ст о р о в приведены в та б л . 4 .1 , из к о т о р о й
видн о:

С хем а д и о д н о г о вклю чен ия т р а н зи ст о р а

(ри с. 4.6)

П ар ам етр ы
д и од а

'-6 +

и.э.

и п р об

и л.

пр

пр

и.э.

пр

и э.

пр

(У,к.

'■к

пр

первая схем а обл а да ет наи бол ьш и м бы стр од ей ств и ем , им еет
н и зк ое падение н ап р яж ен и я в прям ом нап равл ени и и наименьш ий
обр атн ы й т о к ;
вторая и пятая сх ем ы им еют в ы со к о е значени е о б р а т н о г о н а п р я ­
ж ения и м иним ал ьн ое п рям ое н а п р я ж ен и е при м алы х т о к а х ;
третья схем а обл а да ет н а и бол ее низким бы стр од ей ств и ем и ее
обы чн о и сп о л ь з у ю т в кач естве н а к о п и те л ь н о го у ст р о й ст в а ;
четвертая схем а имеет наименьш ий обр атн ы й т о к , н о прям ое
н а п р яж ен и е здесь м ак си м ал ьн о.

t

1Ч Н П

^ 1

Окиснаяплета
а

1
L р---- ^ l 1,1
l ----Р
1---Р

Рис. 4.7. Планарные тиристоры:
а — с нзоляциеП о к и с н о й п л е н к о й ; б — с и зол я ц и ей р -п -п е р е х о д о м ; в —
граф ик з а в и си м о сти врем ени вы к л ю ч ен и я о т величины о б р а т н о г о на­
п р я ж ен и я (/ — /п р = 1 м А ; 2 — /j, p = 2,1 м А ; 3 — / „ р = 4,5 м А ).

Т ! 1 ристоры в ин тегр ал ьн ом исп олн ении и згота в л и в а ю тся п о пла­
н арной т е х н о л о ги и . П о э т о м у и х ч а сто н азы ваю т планарны м и. С ущ ес 1 вует н е ск о л ь к о в а р и а н тов созд а н и я ти р и ст о р н ы х с т р у к т у р .
Н аи бол ьш ее прим енение им ею т планарны е т и р и ст о р ы с п р о д о л ь ­
ной с т р у к т у р о й (р и с. 4 .7 ). В озм ож н ы два сп о со б а и зол яц и и та ки х
т и р и ст о р о в : о к и сн ой пл енкой (р и с. 4 .7 , а) и с помош,ью р -л -п ер ех од а
(р и с. 4 .7 , б ).

П л анарны е т и р и ст о р ы им еют р я д о со б е н н о ст е й :
1. К р ай н и е р -д -п е р е х о д ы не им ею т утеч ек, что повы ш ает тем п е­
р а ту р н у ю ст а б и л ь н ост ь нап р яж ен и я перек л ю чен и я .
2 . Н ап р я ж ен и е переклю чения
не превы ш ает нап р яж ен и я п р о ­
боя эм и тте р н ого р -« -п е р е х о д а .
3. К о э (^ и ц и е н т инж екции эм и тте р н о го п ер еход а на грани це
в ы со к о о м н о го сл оя или подл ож ки меньш е единицы . В о в к л ю ч ен ­
ном состоя н и и т и р и стор а эт о п ри води т к т о м у , что в в ы сок оом н ом
сл ое накапл ивается значительны й за р я д .
У казан н ы е о соб е н н о ст и о к а зы в а ю т вл ияни е на п р оц есс в ы к л ю ­
чения пл анарны х т и р и ст о р о в . Граф ики на р и с. 4 .7 , в и л л ю стр и р у ю т
за ви си м ость времени вы клю чения п л а н а р н ого т и р и ст о р а от вели­
чины о б р а т н о го н ап р я ж ен и я . Д ля уменьш ения времени вы к л ю че­
ния ум ен ьш аю т разм еры б а зо в ы х о бл а стей .
Н а и бол ее бы ст р од ей ст в у ю щ и е планарны е т и р и ст о р ы им еют ра­
бочи е токи от д е ся т к о в м и кроам пер д о сотен миллиам пер, время
переклю чения не превы ш ает 2 0 0 не.
3. ПАССИВНЫЕ

ЭЛЕМЕНТЫ ИНТЕГРАЛЬНЫ Х СХЕМ

Р ези стор ы в ин тегральн ом исполн ении п од р а зд ел я ю тся на п о л у ­
п р ов од н и к ов ы е, и сп ол ьзуем ы е в м он олитн ы х и м н огок р и ста л ьн ы х
и н тегральн ы х сх е м а х , тон к оп л ен оч н ы е совм ещ ен ны х и гибридны х
и н тегральн ы х сх ем и тол стоп л ен оч н ы е.
Р ези стор ы и зготавл и ваю т или в н утр и п о л у п р о в о д н и к о в о й п л ас­
тины (в качестве материала и сп о л ь зу е т ся м атериал и сх од н ой пл ас­
тины ), или н а н осят на п о д л о ж к у в виде пленки из м етал ли ческих
п о л у п р ов од н и к ов ы х и ди эл ек тр и ч еск и х м атер и ал ов. В первом с л у ­
чае и сп о л ь зу ю т к ол л ектор н ы й « - или базовы й /з-слой на о сн о в е
к рем ния. К ол л ек торн ы й сл ой имеет бол ее в ы сок ое удел ьн ое с о п р о ­
тивл ение. Д ля та к и х р е зи ст о р о в х ар актер н а су щ еств ен н а я тем п ера­
ту р н а я н ест а би л ь н ост ь . О тн оси тел ь н ое отк л он ен и е соп р оти вл ен и я
при воздей стви и тем п ер а ту р ы от е го значения при н орм ал ьн ой
тем п ер а ту р е Гн оп р ед ел я ется вы раж ением
едг =
где

6

д ( Т - П ) = ^ R T / {R T „),

д — температурны й коэф ф ициент сопротивления.
Д л я резисторов /г-типа в диапазоне температур — 60 • • • -{-125° С
Оу^ = 0 ,3 . . . 0 , 5 % / ° С. Д л я резисторов
р-типа в диапазоне i =
= 20 . . . 125°С 6 ^^= ± 0 , 0 5 % / ° С .
Р ези стор ы , изготавл иваем ы е в н утр и кр и стал л а, дел ятся на
объем н ы е и сл ои сты е. П ервы е п р ед ста в л я ю т со б о й р ези сти в н у ю
з о н у , в к о т о р о й величины л инейн ы х р а зм ер ов в т р е х и зм ерен иях
м ало отл и ча ю тся д р у г о т д р у г а . В сл о и ст ы х р е зи ст о р а х толщ ина
р ези сти в н ого сл оя зн ач и тел ьн о меньш е д в у х д р у г и х р азм ер ов .
6

Т он коп л ен очн ы е р ези стор ы по ср а вн ен и ю с рассм отренны м и
имеют п р еим ущ ества; бол ьш и е ном иналы соп р оти вл ен и й , более
в ы со к у ю тем п е р а ту р н у ю ста би л ьн о сть , меньш ие паразитны е ем ко­
ст и . В качестве м атери ал ов в т а к и х р е зи сто р а х и сп ол ь зу ю т ся ме­
таллы , п ол у п р овод н и к и и керм еты , пр ед ставл яю щ и е со б о й соеди не­
ния м етал лов с кер а м и кой .
В качестве интегральны х кон д ен са тор ов и сп ол ь зу ю т ба р ь е р н у ю
ем к ость обр а тн о см ещ ен н ого р -п -п е р е х о д а или т р е х сл о й н у ю с т р у к ­
т у р у ; м еталл— д в у о к и с ь к р ем н и я— п ол у п р о в о д н и к , л и бо н ап ы л ен ­
ные тон к и е пленки из металла и д и эл ек тр и к а . П ер вы е два типа
к он д ен са тор ов п рим ен яю т в п о л у п р о в о д н и к о в ы х и м н о го к р и ст а л ь ­
ны х сх ем а х , а трети й — в ги бри дн ы х и совм ещ ен н ы х. О бщ ий недо­
ста т о к ин тегральн ы х к он д е н са то р о в — н ебол ьш ая удел ьная ем к ость.
Н а и бол ее ш и р ок о прим еняю тся к он ден са тор ы на осн о в е п е р е х о ­
д ов тр а н зи стор а . П е р е х о д эм иттер — база обл адает наибольш ей
удел ьной ем к остью , н о и наименьш им пробивны м напряж ением .
П ер ех од кол л ек тор — база имеет в ы со к о е п р оби в н ое напряж ение,
н о н и зк у ю у д ел ьн у ю ем к о сть. Н е д о ст а то к о б о и х ти п ов кон ден са то­
р о в — наличие паразитны х ем к остей , в озн и к а ю щ и х м еж ду одной
из обк л а д ок к он д ен са тор а и п од л ож к ой . К он д ен са тор на о сн ов е
к о л л ек тор — п од л ож к а имеет наи м еньш ую п а р а зи тн ую ем кость,
н о п ол езная удельная ем к ость здесь мала. Н аилучш им и эл ек тр и ­
ческими параметрам и х а р а к т е р и зу ю тся тон к оп л ен оч н ы е кон денса­
тор ы , котор ы е с о с т о я т из д в у х п р ов од я щ и х п л енок, разделенны х
п л ен к ой д и эл ек тр и к а , н о они им еют н и зк ое рабоч ее н ап ряж ен ие
д о 2 0 — 30 В.
С оврем ен ная т ех н о л о ги я обл адает бол ьш им и возм ож н остям и
создан и я разли чны х и н тегральн ы х сх е м . В м есте с тем имеются
и огр ан и чен и я . О сн ов н ы е из н и х : р а з б р о с п а рам етров отдельны х
ком п он ен тов, о т су т ст в и е м етодов изготовл ен и я и н дукти вн остей ,
огр а н и ч ен и е м а к си м а л ьн о д о п у ст и м о й м ощ н ости р а ссеян и я и, на­
кон ец , т р у д н о ст ь п р ов ер к и эл е к тр и ч е ск и х парам етров отдельны х
к ом п он ен тов и н тегральн ой схем ы .

Глава

5

Ф ОТОЭЛЕКТРОННЫ Е ПРИ БОРЫ
1. ПРИНЦИП РАБОТЫ, ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ
ФОТОЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ

П о л у п р ов од н и к ов ы е п р и бор ы , р а бота к о т о р ы х осн ова н а на из­
менении эл е к т р и ч е ск о го реж им а при в оздей стви и л у ч и сто й эн ер ги и ,
н а зы ва ю тся ф отоэл ек тр он н ы м и . Д ей ст в и е т а к и х п р и б о р о в о сн о в а н о

на явл ен и и в н у тр ен н его ф отоэф ф екта, к о то р ы й х а р а к т е р и з у е т ся тем ,
что при обл у ч ен и и л у ч и ст о й эн ер ги ей эл е к тр о н ы п о л у п р о в о д н и к о ­
в о г о в ещ ест в а п о л у ч а ю т д о п о л н и т е л ь н у ю эн е р ги ю , д о ст а т о ч н у ю для
о св о б о ж д е н и я их о т м еж атом ны х св я зе й . В р е зу л ь та т е в н утр и ве­
щ еств а ув ел и ч и в ается к о л и ч е ст в о св о б о д н ы х н оси тел ей заряда,
п ов ы ш а ется п р о в о д и м о ст ь вещ ества или возн и к а ет вн утр ен н яя Э Д С .
С о г л а с н о теор и и Э йнш тейна ф отоэф ф ект м ож ет в озн и к н у ть,
есл и эн е р ги я к ва н тов о п т и ч е с к о го изл учения д оста точ н а для п ере­
в од а эл е к т р о н о в с л о к а л ь н о го у р о в н я валентной зоны в з о н у п р о в о ­
д и м о ст и . Эйнш тейн у ста н о в и л с в я з ь м еж д у эн ер ги ей кванта h v ,
р а б о т о й в ы х од а эл е к т р о н а есро и начал ьн ой с к о р о с т ь ю вы лета э л е к ­
тр он а V .
Ь = e'fo +
г д е /i — п остоя н н а я П л анка, равная 6 ,6 2 •
Д ж /с ; v — частота
к о л е б а н и й о п т и ч е с к о г о и зл у ч ен и я ; т — м асса эл ек тр он а .
Т а к и м об р а з о м , чтобы перейти в зо н у п р о в о д и м о сти , эл ек тр он
д о л ж е н п о л у ч и т ь приращ ен ие эн ер ги и , к о т о р о е п р евы ш ал о бы
ш и р и н у з а п р ещ ен н ой зон ы п о л у п р о в о д н и к а E s- Ч а ст о т а св е т о в ы х
к о л е б а н и й Vq, при к о т о р о й со б л ю д а е т ся р а в ен ств о t]Vo = etfo, н азы ­
в а е т ся гр ан и чн ой ч а сто то й ф отоэф ф екта, а с о о т в е т ст в у ю щ а я ей
д л и н а в ол н ы Яо = c/vo (с — с к о р о с т ь св ета ) — п о р о г о в о й . С ветовой
п о т о к с ч а ст о т о й н и ж е гр ан и чн ой v < Vo не м ож ет вы звать в о з н и к ­
н о в е н и е ф отоэф ф екта . Д ля германия Ез == 0 ,6 7 эВ и п о р о го в а я
д л и н а вол н ы Яо = 1,7 мкм; для крем ния Яц = 1,1 мкм.
О д н а к о не все кван ты , поп адаю щ и е на п о в е р х н о ст ь ф о т о п р и б о р а ,
п о г л о щ а ю т ся эл ек тр он а м и . Ч а ст ь из н и х о т р а ж а е т ся о т п о в е р х ­
н о с т и или п огл ощ а ется на то й гл у би н е , где н ев озм ож ен в ы х о д
э л е к т р о н о в . П о э т о м у кван товы й в ы х о д — отн ош ен и е эф ф екти вно
д е й с т в у ю щ и х к в ан тов эн ер ги и к общ ем у ч и сл у пад аю щ и х на п о в е р х ­
н о с т ь п р и б о р а к в а н тов — имеет вел и ч и н у п ор я д к а д ол ей п р оц ен та.
В н у т р е н н и й ф отоэф ф ект м ож ет в о з н и к н у т ь и при в оздей стви и
к в а н т о в с эн ер ги ей , м еньш ей Е з. Э т о п р о и сх о д и т при одн оврем ен н ом
п о г л о щ е н и и эл е к тр о н о м эн ер ги и кван та л у ч и с т о г о п оток а и эн е р ­
ги и т е п л о в о г о фон он а, сум м а к о т о р ы х превы ш ает Е з . Д а н н ое я в л е ­
ние о б у с л о в л и в а е т те м п е р а т у р н у ю за в и си м о сть ф отоэф ф екта.
У в ел и ч ен и е числ а св о б о д н ы х н оси тел ей за р я д а в зон е п р о в о д и ­
м о ст и при ф отоэф ф екте о п р ед ел я ется равенствам и
Д« =

(1 -

R ) Ф- Ар =

(1 -

R ) Ф,

где Р — кван товы й в ы х о д ; k — коэф ф ициен т п оглощ ен и я м о н о х р о ­
м а ти ч еск ого и зл учен и я; т — врем я ж изн и о сн о в н ы х н оси тел ей за ­
ряд а; Ф — л уч и сты й п о то к .

В о зм о ж н о ст и ф о т о эл е к т р о н н ы х п р и б о р о в зн а ч и тел ьн о р а сш и р я ­
ю тся при и сп ол ьзов а н и и в н и х явл ения увели чения п р о в о д и м о сти
п ол у п р ов од н и к о в ы х м атер и ал ов п од в оздей стви ем эн ергии и он и зи ­
р у ю щ и х изл учен и й .
В принципе п р и р од а и зл учения не имеет значения — важ н о,
ч тобы при обл уч ен и и п о л у п р о в о д н и к а со зд а в а л и сь эл е к т р о н н о­
ды рочн ы е
пары .
Т аким и
Ч астот, Гц
и сточн и кам и м о г у т бы ть ка к
и сточ н и к и ф о т о н о в (со л н е ч ­
ная эн ер ги я ,
7 -и зл у ч ен и е,
_Гаммо
р ен тге н о в ск о е и з л у ч е н и е ),т а к
излучения'
и и сточн и ки частиц с в ы со к о й
/А
Рентгенодское
эн ер ги ей (эл ек тр он н а я п у ш ­
излучение
ка, Р -изл учение, а -ч а сти ц ы ,
Ультратолетоп р отон ы и д р .). Н а р и с. 5.1
Шошсть—'
п ок азан а ди агр ам м а эл е к т р о ­
видимая
1мкм
•^оЛшть'Т!!
м а гн и тн ого сп е к т р а . И зл у ч еИнфракрасная

ние р азл и чн ы х длин волн ' Ш
область'
в о з б у ж д а е т ся
различными
м етодам и,
од н а к о
природа
1см
Короткие
в озн и к н ов ен и я п р оц есса в о з ­
paiua- _
бу ж д ен и я во в сех сл у ч а я х
волны
1м
од и н а к ов а .
В н а стоя щ ее врем я на о с ­
ПХ'^ппт!, ,,
н ов е явления в н у т р е н н е го ф о ­
'адио’шпния
1км
щания-^
тоэф ф екта р а зр а б о т а н о б о л ь ­
ш ое
к о л и ч е ст в о
приборов:
Длинные
радио- _
-10^
ф о т о р е з и ст о р ы ,
ф отоди од ы ,
долны
-10^^
ф от отр и од ы , ф о т о т и р и ст о р ы ,
-10'^
св етод и од ы , оп тр он ы , ф о т о е м ­
-10'‘>
к о ст и , ф от ов а р и ст о р ы и др.
Н есм отр я на та к ое м н о г о о б р а ­ Рис. 5.1. Диаграмма электромагниш ого
зи е п р и б о р о в общ им и х а р а к т е ­
спектра.
р и сти к ам и для ни х я в л я ю тся :
световая — за в и си м ость ф ототок а от ин тен си вн ости л у ч и ст о го
п оток а при неизм енном сп ек тр а л ьн ом е го со ст а в е и п ост о я н н о м
н а п ряж ен ии м еж ду эл ектр ода м и ;
вол ьт-ам п ерн ая — за в и си м ость ф о то то к а от нап р яж ен и я на
эл е к т р од а х ф отоп р и бо р а при п о ст о я н н о м л у ч и сто м п о то к е ;
сп ек трал ьн ая — за в и си м о сть отн оси тел ьн ой ч у в ств и те л ь н о сти ,
вы р аж ен н ой в п р оц е н та х , от дл ины волны падаю щ и х на ф о т о п р и б о р
лучей при п остоя н н о й величине л у ч и с т о г о п оток а и п о стоя н н ом
н ап р яж ен и и м еж ду эл ектр ода м и ;
частотн ая — за в и си м о сть отн оси тел ьн ой ч у в ств и тел ь н ости в

п р оц ен та х о т ч астоты изменения и н тен си в н ости л у ч и с т о г о п оток а
при п ост оя н н ы х е г о величине и н а п р я ж ен и и ;
тем п ератур н ая — п ок азы ваю щ ая изм ен ение х а р а к т е р и ст и к и па­
р ам етр ов ф отоэл ек тр о н н ы х п р и б о р о в при изменении тем п ер а ту р ы ;
п ер еход н ая , к от ор а я п ок а зы ва ет бы стр о д е й ств и е ф о т о эл е к т р о н ­
ны х п р и б о р о в и оп р ед ел я ет их р еа кц и ю на единичны й ск а ч о к
с в е т о в о г о п оток а ;
ха р а к тер и сти к а у то м л я е м о сти , п ок а зы ва ю щ а я изменение ч у в ­
ств и тел ьн ости п р и б ор а от врем ени е го р а б о т ы . У т о м л я е м о ст ь п р о я в ­
л яется в пон и ж ен и и ч у в ств и те л ь н о сти п р и б о р а и яв л я ется сл ед ­
стви ем н ед оста точ н о б ы с т р о г о п ер ех од а эл е к т р о н о в на о бл у ч а ем у ю

г

д

е

Рис. 5.2. Условны е графические
обозначения осн овн ы х ф отоэлект­
ронных приборов:

-fK b

U

а — ф о т ор ези ст ор ;
б — ф отоди од;
а—
диодн ы й ф ототи р и стор;
г — ф ототри од;
д — сол н еч н ы й ф о т о э л е м е н т ; е — со л н е ч ­
ная ф о т о б а т а р е я ; ж — с в е т о д и о д ;
з —
д и о д н ы й о п т р о н ; и — т и р и с т о р н ы й опт*
рон ; к — р е з и с т о р н ы й о п т р о н .

-Ш -

п о в е р х н о ст ь из гл уби н ы м атериал а. Б о л ь ш и н ст в о ф о тоэл ек тр он н ы х
п р и б ор ов п осл е оп р ед ел ен н ого времени бездей стви я в о сст а н а в л и ­
ваю т с в о ю ч у в ст в и тел ь н о ст ь .
К осн овн ы м парам етрам ф о то эл е к тр о н н ы х п р и б о р о в о т н о ся т с я :
ин тегральн ая ч у в ст в и т е л ь н о ст ь , п ок а зы в а ю щ а я , как изм ен я­
ется ф о т о т о к при единичном изменении л у ч и с т о г о п оток а ,
/(ф = а /ф /а Ф .
И н тегр а л ьн ую ч у в ст в и т е л ь н о ст ь о бы ч н о н а х о д я т при одн ом о п р е ­
дел енн ом и сточ н и к е л у ч и с т о го и зл учения с п остоя н н ы м сп е к т р а л ь ­
ным со ст а в о м (лампа с вол ьф р а м ов ой н и тью накаливан ия при т е м ­
п ер а ту р е нити 2854 К );
сп ек тра л ьн ая ч у в ст в и т е л ь н о ст ь , п ок азы ваю щ ая изменение ф ото­
то к а при изменении л у ч и ст о го п оток а к а к о й -л и б о длины в о л н ы ,
/< х =

( 3 /ф /а Ф х ;

в н у тр ен н ее соп р оти в л е н и е п ерем енном у т о к у
= dUJdl^-,

соп р о ти в л ен и е п о ст о я н н о м у т о к у
Ro —
тем п овой т о к / т — т о к п р отек а ю щ и й через п р и б о р в сл у ч а е
п ол н о г о е го затем н ен ия;
доп у сти м а я м ощ н ость р а ссея н и я Рф.макс'.
м а к си м ал ьн ое д о п у ст и м о е н а п р я ж ен и е за тем н ен н ого ф отоп р и ­
б о р а Um максО бозн а ч ен и е о сн о в н ы х ф о т о эл е к т р о н н ы х п р и б о р о в п ок а за н о на
ри с. 5 .2 .
2. ФОТОРЕЗИСТОРЫ

И

ВЕНТИЛЬНЫЕ ФОТОЭЛЕМЕНТЫ

Ф отор ези стор ы — эт о п р и б ор ы , эл е к т р и ч е ск о е соп р оти в л ен и е
к о т о р ы х изм ен яется под дей стви ем л у ч и сто й эн ер ги и и к отор ы е
п р е д ста в л я ю т с о б о й сл о й п о л у п р о в о д н и к о в о г о вещ ества / , нане­
се н н о го на ст е к л я н н у ю п л а сти н к у 3 с то к о п р о в о д я щ и м и кон тактам и
2 (р и с. 5 .3 , а ). Д л я защ иты от вл аги п о в е р х н о ст ь п ол у п р ов од н и к а
п о к р ы в а ю т прозр ачн ы м л аком . П л а сти н у
п о м е щ а ю т в п л астм а ссов ы й к о р п у с с
ок н о м для п р он и к н ов ен и я св е та . Д ля
ф о т о р е з и с т о р о в п р и м ен яю т сер н и сты е
соед и н ен и я в и см у та , кадмия и д р у ги е
п о л у п р о в о д н и к и с эл ек тр он н ой или д ы ­
р оч н ой п р о в о д и м о ст ь ю .
Ф о т о р е з и сто р вк л ю ч а ется в цепь и с­
точн и к а ЭД С л ю бой п ол я р н ости (р и с.
5 .3 , б ). П ри о т су т с т в и и освещ ен и я ф о т о ­
р ези стор имеет м а к си м а л ьн ое с о п р о т и в ­
л ение R j, н азы ваем ое тем н овы м . П о
цепи п р отек а ет малый ток
Рис. 5.3. Ф оторезистор:

/х = E J iR r + /?„).

а — устр ой ство;

б — схем а вк л ю -

П ри освещ ен и и ф о т о р е зи ст о р а е го эл е к ­
тр и ч е ск о е соп р от и в л е н и е ум ен ьш ается д о величины Rc

Т о к в цепи

/с =

Es /( Rc +

R h)-

Ф о то то к п р ед ста вл яет со б о й р а зн о ст ь
—

1с

/ Т"

И н теграл ьн ая ч у в ст в и т е л ь н о ст ь
К ф =

(/с -

89

/т )/Ф .

К р а т н ость изменения соп р оти в л ен и й
= (R , -

R,)/R^

я вл яется одним из п а р ам етр ов ф о т о р е з и с т о р о в .
С ветовы е х а р а к тер и сти к и ф о т о р е з и ст о р а (р и с. 5 .4 , а) нелинейны .
В ол ьт-ам п ер н ы е ха р а к тер и сти к и (р и с. 5 .4 , б ) линейны в пределах
д о п у сти м ой для ни х м ощ н ости р а ссе я н и я . В св я зи с этим н е о б х о д и ­
мо огр а н и чи ть м а к си м а л ьн у ю вел ичину нап р яж ен и я на заж им ах
ф о тор ези стор а . П ри б ол ьш и х н а п р я ж е н и я х , всл ед ств и е ч р е зм е р ­
н ого н а грева , м ож ет п р ои зой ти р а зр у ш ен и е с в е т о ч у в ст в и т е л ь н о го
сл о я .
-Оа^УОВ
.508

40

20
о

Ц
нкА

Г/о
80

•20В

i 20

/з на В А Х б у д е т уч асток с отрицательны м дифмаксимальная величина котор ого
ф еренциальным сопротивлением
со о т в е т ст в у е т I ~ h ,
SfutJix
^д. макс ~ Rn
R t ( 1 — ^ / / 3 )При / -> оо
о о , Т. е. В А Х
приближ ается к прямой, с о о т в е т ­
ств у ю щ ей сопротивл ению {R„ +
+ R „).
ВАХ
та к ого оптрона
показана на рис. 5 .2 0 , в.
П о с к о л ь к у т ем н ов ое с о п р о ­
Рис.
Оптрон с отрицательной
ти вл ен и е ф о т ор е зи ст о р а б о л ь ­
оптической и прямой электрической
ш ое, то рассеиваем ая на нем
связями:
мош ,ность ок а зы в а ется бол ьш е
а — п р ин цип иальн ая сх ем а ; б — п е р е д а т о ч ­
ная х а р а к т ер и сти к а .
Рф. доп- П о э т о м у , ч тобы п ол у ч и ть
ВАХ,
п о к а за н н у ю
на
р и с.
5 .2 0 , в, н е о б х о д и м о сн и зи ть С/пер за сч ет подсвета д о величины
С/пер < Рф. доп //з - Э то д о ст и га е т ся за счет и сп ол ьзов а н и я д о п о л н и ­
т е л ь н о го и сточн и ка излучения (р и с. 5 .2 0 , г). Т а к и е оп тр он ы п р и ­
м ен яю тся в у ст р о й с т в а х вы ч и сл и тел ьн ой тех н и к и и в у ст р о й ст в а х
ото б р а ж е н и я информ ации.
С хем а оп тр он а с О О С и е го передаточн ая х а р а к тер и сти к а п о к а ­
заны на р и с. 5 .2 1 , а, б. К а к в и д н о из р и су н к а , передаточн ая х а р а к ­
тер и сти ка т а к о г о оп тр он а нелинейная и по св о е м у виду напом инает
ха р а к тер и сти к и п р и б о р о в тл е ю щ е го р а зр я д а , ч то п озв ол я ет и сп о л ь ­
з о в а ть оп тр он дл я ста би л и за ц и и с в е т о в о г о п о то к а в о п т о э л е к т р о н ­
н ы х у ст р о й ст в а х .

О п тр он с внеш ней пр я м ой о п ти ч еск ой н вн утр ен н ей прям ой
■эл ектрической св я зя м и о су щ е ст в л я е т п р е о б р а зо в а н и е оп ти ч ески й
сигнал — эл ек тр и ч еск и й си гн ал — оп ти ч ески й си гн а л (р и с. 5 .2 2 ).
К оэф ф ициент передачи т а к о г о о п тр о н а оп и сы в а ется уравнени ем
/( =

^БЫХ

_

1

+

где bf,, Ад, а — п остоя н н ы е коэф ф ициенты ф отоприем ника; Z r, Z„^ —
тем новое сопротивление Ф П и И И со о т в ет ст в е н н о ; В,
^вых
яркость на входе н вы ходе
оптрона; Вф — я р к ость на вы ­
ходе при Ввх = 0 ; Ug — напря­
ж ение источника питания.
Т а к и е оп тр он ы п рим ен я­
ю тся
как
п р еобр а зов а тел и
н а п р я ж ен и я .
В оп тоэл ек тр он н ы х
уст­
р ой ств а х
оп тр он н ы е
пары
Рис. 5.22. Оптрон с внешней и внутренней
св я за н ы м еж ду с о б о й о п т и ­
прямыми электрическими связями:
а — п рин ципиальная
сх е м а ;
б — п ер ед аточ н ая
ч еск ой ср ед ой , в к ач естве к о ­
х а р а к т е р и сти к а .
т о р о й п р и м ен яю тся в о л о к о н ны е св етов од ы , разли чны е см ол ы , п о л у п р о в о д н и к о в ы е и д р у ги е
м атериал ы , в к о т о р ы х п р о я в л я ю т ся ф о то эл е к тр и че ск и е св о й ст в а .
П ом им о осн ов н ой ф ункции — о п ти ч еск ой св я зи , о п ти ч еск и е среды
м о г у т т а к ж е вы п ол н я ть р о л ь со гл а со в а н и я и уп р авл ен и я св етов ы х
п о т о к о в . В к ачестве с о г л а с у ю щ е г о звена о п ти ч еск а я ср ед а и с п о л ь ­
зу ется в т е х сл у ч а я х , когд а коэф ф ициенты прелом ления м атер и ал ов
И И и Ф П о т л и ч а ю т ся . У п р а в л я ю щ и е о п т и ч е с к и е ср еды я вл яю тся
одним из ф у н к ц и он а л ьн ы х эл ем ен тов о п т р о н о в , к о т о р ы е п о зв о л я ю т
изм ен ять их передаточн ы е ф ун кции.

Глава

6

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ
СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
1. ТЕРМОРЕЗИСТОРЫ

Т е р м ор ези стор — п о л у п р о в о д н и к о в ы й п р и б о р , соп р оти в л ен и е
к о т о р о г о изм ен яется в за ви си м ости о т тем п ер а ту р ы . Р азл и ча­
ю т т е р м ор ези ст ор ы п р я м о го п од огр ев а (н агр ев о су щ е ств л я е тся

изменением тем п ератур ы о к р у ж а ю щ е й ср еды илн т о к о м , п р о х о д я ­
щ им через п р и б ор ) и те р м о р е зи сто р ы к о св е н н о го п од огр ева (н агрев
о су щ ест в л я ется спец иал ьны м под огр евател ем ). К осн овн ы м х а р а к ­
тери сти кам тер м о р е з и ст о р о в о т н о ся тся тем п ературн ая и вол ьтам п ерн ая. В зави си м ости от вида тем п ер а ту р н ой х а р а к тер и сти к и
разли чаю т т ер м ор е зи ст о р ы с отрицател ьны м и пол ож ительны м
(п озп стор ы ) тем п ературн ы м коэф ф ициентом соп р оти в л ен и я «т-

а — т ем п ер а т у р н а я т е р м о р с з и с т о р а
м ого

подогрева

с

о т р и ц а т ел ь н ы м

с

отрицательны м
в — рел ей н ы й

б — ВАХ
эф ф е к т;

терм ор ези стор оп пря­

г — ВАХ

т е р м о р е зи с т о р а

к о с в е н н о г о п о д о г р е в а ; д — т е м п е р а т у р н а я п о з и с т о р а ; е — В А Х п о зи сто р а .

У терм орезисторов с отрицательны м
уменьш ение соп р оти в­
ления при повы ш ении т ем п ер а ту р ы о б у с л о в л е н о увеличением к о н ­
центрации н оси гелей за р я д а или и х п о д в и ж н о ст и . А н а л и ти ч ески
эта за в и си м о сть оп и сы в а ется уравнени ем
R = = A e ^ '^ ,

(6 - 1 )

где А — коэф ф ициент, за ви ся щ и й от св о й ст в п о л у п р о в о д н и к о в о го
материала н к о н ст р у к ц и и те р м о р е з и ст о р а ; В — коэф ф ициент тем ­
пер атур н ой ч у в ст в и т е л ь н о ст и ; Т — тем п ер а ту р а , К.
П арам етры
и В св я за н ы м еж ду с о б о й соотн ош ен и ем
I dR

В

.д

R dt

Т^'

(

Т ем п ер а тур н а я х а р а к т е р и ст и к а т е р м о р е з и ст о р а с отр и ц а тел ь­
ным ttr п ок азан а на р н с. 6 .1 , а. Из граф ика и ур авн ен и й (6 -1 ),
( 6 - 2 ) ви дн о, что величина а т нел иней но за в и си т о т т ем п ер а ту р ы .

B A X т е р м о р е з и ст о р о в п р я м о го п о д о гр е в а с отр и ц ател ьн ы м а ,
разл и чн ы х ти п ов (р и с. 6 . 1 , 6} им ею т линейны й х а р а к т е р в обл а сти
малых т о к о в , что об ъ я сн я е т ся незначительн ы м н а гр ев ом . С р о сто м
ток а вы деляю щ аяся в т е р м о р е зи ст о р е м ощ н ость увели чивается
и тем п ер атур а п р и б ор а повы ш ается, в р е зу л ь та те ч его ум еньш ается
соп р оти в л ен и е т ер м о р е зи ст о р а и л и н ей н ость В А Х н а р у ш а ется .
В за в и си м ости о т х а р а ктер а ф ункции R (T ) р а зл и ч а ю т три типа
В А Х . У т е р м о р е з и ст о р о в с В А Х п е р в о го типа (к р и в а я / ) увели чение
ток а со п р о в о ж д а е т ся повы ш ением н а п р я ж ен и я . Эти п р и б ор ы чащ е
и сп о л ь з у ю т ся в и зм ерител ьн ы х с х е м а х . У т е р м о р е з и ст о р о в с В А Х
в т о р о го типа (кр и вая 2 ) в оп р ед ел ен н ом ди а п а зон е то к о в н а п ряж ение
п р ак ти чески не и зм ен яется. Эти п р и б ор ы п р и м ен яю т в кач естве
ста б и л и за т ор ов н а п р я ж ен и я . У т е р м о р е з и ст о р о в с В А Х т р е ть е го
типа (к р и в ая 3) п осл е д о сти ж е н и я м аксим ум а с р о ст о м ток а у м ен ь­
ш ается н ап р я ж ен и е. Эти п р и б ор ы п рим ен яю т в си стем а х а втом ати ­
ч е ск о г о р егу л и р ов а н и я .
Если последовательно с терморезистором вклю чить линейный
р е з и ст о р , т о цепь х а р а к т е р и з у е т ся релейны м эф ф ектом , т. е. с к а ч к о ­
обр а зн ы м изменением т о к а при изменении тем п ер а ту р ы о к р у ж а ю ­
щ ей ср ед ы или п р и л о ж е н н о го н а п р я ж ен и я . Н а р и с. 6 .1 , в, п о я сн я ­
ю щ ем су щ н о ст ь р ел ей н ого эф ф екта, показаны В А Х те р м о р е зн сто р а ,
изм еренны е при те м п е р а ту р а х о к р у ж а ю щ е й ср еды T i (кривая Л )
и Т 2 (к р и вая В ), причем Т 2 > Т-^. Л иния С и зобр а ж а ет за в и си м ость

где и — п р и л ож ен н ое н а п р я ж ен и е; U-! — падение нап р яж ен и я
на т е р м о р е з и ст о р е ; R — л инейн ое соп р о ти в л е н и е .
Т о к в цепи при те м п е р а ту р е Т^{1^ о п р ед ел я ется т о ч к о й п ер есе­
чения к р и в ой С с В А Х т е р м о р е зи ст о р а (к р и ва я А ) . П ри повы ш ении
тем п ер а тур ы о к р у ж а ю щ е й ср еды от Ту д о Та т о к в цепи п л авн о в о з ­
р астает о т
д о / 2 . П о л о ж е н и е точ к и 2 я в л я ется н еустой ч и вы м
и при незн ачи тельн ом повы ш ении тем п ер а ту р ы ток в цепи ска ч к ом
возрастает д о величины / 3 и оста ется постоянны м при неизменной
т ем п ер а ту р е. Э то явл ен и е н азы вается прямым релейны м эффектом.
П ри ум еньш ении тем п ер а ту р ы о к р у ж а ю щ е й ср еды от
до
то к в цепи п л авно убы в а ет от / 3 д о / 4 . П ол ож ен и е точ ки 4 такж е
я в л я ется н еустой чи вы м и при н ебол ьш ом уменьш ении тем п ературы
т о к в цепи ск а ч к ом ум ен ьш ается д о величины 1^. Э то явл ение назы ­
вается обр атн ы м релейны м эф ф ектом . Р елейны й эф ф ект расш и р яет
обл а сти применения т е р м о р е з и ст о р о в в си стем а х ав том а ти ч еск ого
р егу л и р ов а н и я , защ иты , си гн а л и за ц и и , в разли чн ы х изм еритель­
ны х у ст р о й ст в а х и т. д.

о

о
со

ю
о

00

О

о

о

со

a
гг
a

о»

«s
к

— —*

00

Ю

со

Ю