OY/PJKOMP R5 8 Puolijohdekomoettie erusteet 57A Ratkaisut 5, Kevät 8 (a) deaalise ormaalimoodi -trasistori kollektorivirta o W csch qu ex kt W csch 6-9 8 -,6 C,6 m 5 m s m,6 ev 6-5 m 5 m, 59 ev ex csch,,855a, ma deaalise ormaalimoodi -trasistori virtavahvistus o C, W csch W tah W csch W tah csch, 99,8 tah,5 (b) deaalisessa yhteisemitterikytketyssä -trasistorissa kollektorivirta o riiumato jäitteestä U (=U+UC), jolloi myös virtavahvistus β=c/ o kytkeä lähtöjäitteestä vout riiumato vakio Todellise trasistori C (käytetää yt merkitää ) ei kuitekaa ole riiumato UC:sta tai U:sta Ku kollektori ja kaa välise estosuutaise liitokse jäitettä UC kasvatetaa, ii liitokse tyhjeysalue leviää kauemmaksi kaa alueelle ja kaa eutraali alue W kaeee Tämä vuoksi emitteriltä tulevat varauksekuljettajat ääsevät helommi kata-aluee yli eli kaalla taahtuu vähemmä rekombiaatiota Koska kollektorivirta o verraollie varauksekuljettajarofiilii, joka jyrkkeee kaa lyhetyessä, kollektorivirta kasvaa jäittee UC kasvaessa (myös U kasvaa UC: kasvaessa) lmiötä, jossa kollektorivirta kasvaa eutraali kata-aluee W kavetuessa (eli jäittee U kasvaessa), kutsutaa arly-efektiksi Tyyillie yhteisemitterikytkety trasistori kollektorivirta jäittee U fuktioa o esitetty Kuvassa eri katavirroilla Kuva a esittää ideaalitaausta ja Kuvassa b arly-efekti o otettu huomioo rityisesti lähellä läilyötijäitettä ( 9 V Kuvassa b) kollektorivirta kasvaa selvästi
C (ma) C (ma) OY/PJKOMP R5 8 = μa =7,5 μa =5 μa =,5 μa 5 (a) 6 8 U (V) 6 8 U (V) Kuva rää yhteisemitterikytkety ormaalimoodise -trasistori tyyillie kollektorivirra C käyttäytymie jäittee U fuktioa eri katavirra arvoilla (a) ideaalitaauksessa ja (b) huomioitaessa arly-efekti Kuvasta o selvyyde vuoksi jätetty ois virra lasku lähellä origoa arly-efekti aiheuttamaa virra kasvua voidaa kuvata arly-jäittee VA avulla Jäittee arvo saadaa ekstraoloimalla C: kuvaajat lieaarisesti egatiivise jäiteakseli suutaa (Kuva alla) Huolimatta käytety : arvosta eri C: ekstraoloidut suorat leikkaavat samassa isteessä, joka arvo o VA (b) C C, (, ) C, y Kuva Periaatekuva tehtävä -trasistori ideaalisesta ja todellisesta arly-efekti aiheuttamasta kollektorivirrasta Tehtävässä oletetaa, että todellisesta kollektorivirrasta ekstraoloitu suora leikkaa y-akselia isteessä (,) kstraoloitia kuvaava suora (U) lauseke saadaa muodostettua suora isteide ( VA,) ja (, ) avulla y y ( V,) A y ( V x x) x ( V A) U VA x U C, U U A
OY/PJKOMP R5 8 Koska riiuu yt toimitaistee jäitteestä U, ii myös virtavahvistus β o siitä riiuvaie: U VA U VA Tulokseksi saadaa, että arly-efekti vaikuttaessa todellie virtavahvistus saadaa ideaalisesta kertomalla se tekijällä (U/VA ) Tehtävä arvoilla todellie vahvistus kohdassa U=5 V o site U 5 V 5 VA V (c) Yhteisemitterikytkety -trasistori iesigaalimalli (Kuva ) mukaa v g v i g v out m eb C m i RC vout C qu W gmrc RC ex csch vi U U kt qu W q ex csch R q C kt C RC kt kt U q 5 V e RC,855 A VA kt V,585 ev vi v eb r b g v m eb C R C vout Kuva Yhteisemitterikytkety -trasistori iesigaalimalli
OY/PJKOMP R5 8 Puolijohdekomoettie erusteet 57A Ratkaisut 5, Kevät 8 Kaa douaus kasvatetaa arvosta 5 cm - arvoo 5, 6 cm - halutu läilyötikestävyyde saavuttamiseksi Vaikka kaa suuremi douaus arataa läilyötikestävyyttä, ii samalla se heiketää trasistori ijektiotehokkuutta Yksi taa ijektiotehokkuude samaaikaiselle säilyttämiselle o käyttää heteroliitosbiolaaritrasistoria (HT), joka emitterillä käytetää GaAs: sijaa korkeamma eergiarao AlxGa-xAs yhdisteuolijohdetta (Kuva ) Kuva GaAs-ohjaise heteroliitosbiolaaritrasistori eriaatekuva Yleisesti -trasistori ijektiotehokkuus o i DW i a, D Al xga- xas GaAs GaAs C i jossa i ja i ovat emitteri- ja kollektorimateriaalie itrisiset kosetraatiot i Alkueräise GaAs-trasistori emitteri ja kollektori ovat samaa materiaalia, jote i=i ja ijektiotehokkuus o site i a a i HT: emitteri ja kaa itrisiset kosetraatiot eroavat toisistaa erisuurte eergiarakoje vuoksi, jote se ijektiotehokkuus o g a HT ex, i a, HT kt HT i, HT g, HT ex kt Trasistoreide ijektiotehokkuuksie iti säilyä samaa, jote merkitää e yhtäsuuriksi ja ratkaistaa tarvittava emitteri eergiarako g (emitteri douaus o molemmissa trasistoreissa sama)
OY/PJKOMP R5 8 JT HT a a, HT, HT ex kt ex kt g g g g k T l a a, HT 5, ev,59 ev l 5, 6,57 ev,5 ev Tarvittavaa alumiiiseostusta voidaa arvioida kaavalla g(x)=,+,9x,x, kute tehtii Materiaalifysiika erusteet -kurssilla ( ),,9, g x x x,57,x,9x,,9 x,9,,,,,75 Koska alumiiiseostus o välillä %, vai toie ratkaisuista o mahdollie ja eergiarakoa,5 ev vastaava uolijohde o site Al,7Ga,9As 5