154081. lajstromszámú szabadalom • Négyrétegű félvezető szerkezet, előnyösen lineáris erősítésre
154081 negyedik segédréteg, kompenzáló áramibeveze-tővel. Erre a negyedik rétegre — továbbiakban segiédrátegre a kollektor áraimmal arányos áramot vezetünk be, amely a kölektoron áthaladva a bázisba jut és a bázis kontaktuson át záródik. Ezen áramnak a bázistérbeli eloszlása kompenzálja a bázisáram által létesített elektromos teret és megszünteti az; emitter áram kiszorulásának hatását, valamint csökkenti a külső bázistkörtban folyó áramot, amivel jelentősen níégnöveli a tranzisztor áramerősítését. Az ismertetett módon kialakított tranzisztor szerkezettel megvalósítható a jelenleg ismeretes nagyáramú tranzisztoroknál lényegesen nagyobb és a kollektor áramától független állandó értékű áramerősátás, További hatása a találmány szerinti negyedik rétegnek a kimenő ellenállás megnövelése, A találmány szerinti félvezető szerkezet egy példaképpen! kivitelét az 1. ábra vázolja n-p-n-p típusban. Az 1 emitter, a 2 bázis, a 3 kollektor és 4 segédemitteriből képzett négyrétegű félvezető szerkezet működésmódját vizsgálva az célszerűen két ellentétes típusú .(n-p-n) és (p-n-p) félvezető szerkezet kombinációjának tekinthetjük. , A találmány szerinti félvezető szerkezetnél a terhelésen is átfolyó főáram, az első tranzisztor komponensen folyik át és elkerüli a negyedik réteget. Az ismert négyrétegű elrendezéseknél (négyrétegű diódák, tirisztorok) a főáram átfolyik a negyedik rétegen is és így ezek karakterisztikái valamint működésmódja alapvetően eltér a bejelentés szerinti szerkezettől, melynél a negyedik réteg feladata, hogy a rajta átfolyó árammal az első tranzisztor szerkezet bázisáramat csökkentse annak részletes vagy teljes kompenzálásával. A kompenzáció hatására az első komponens tnanziszitor bázisárama úgy oszifc meg, hogy annak OT- — célszerűen — kis része a külső bézisfcontakitus irányából — tehát á főáramra 'merőleges irányból — érkezik az első emitter alá, míg a nagyobbik része a se^géd-emittierfoől jön, tehát a Z irányú főárammal párhuzamosan érkezik. Ily módon lényegesen csökkenti az ismert nagyáramú tranzisztoroknál az emittér alatti bázis tartományban felMpő potenciál különbségeket és ezzel megszünteti az emitter kerületiének növelését. A 2. lábra vázolja ezen kompenzáció megvalósulását, melynél Ißi az első tranzisztor szerkezet bázisárama, Is pedig a 4 réteg segédemitter árama. Ezen áramkomipenzáció nélkül a bázis elektródán a teljes Iß = IBl áram folyna, amely az .ábrán szaggatott vonallal van ábrázolva. A 4 segéd emitter Is áramának a bázisba jutó nesze kompenzálja az Isi áramot és így az X irányú potend ál-különbség lecsökken és ugyancsak lecsökken a külső Iß bázisáram is,. Egy további hatás, hogy a 4 segéd-emitter ellentétes típusú töltés hordozókat injektál az első tranzisztor bázisa és kollektora közötti kiürült tartományba, mint a főáramot szállító töltés hordozók. A nagyáramú tranzisztoiroikiban a mozgó töltések által létesített elektromos tár a kiürült tartomány eltorzulását okozza, ami a bázisvastagság növekedését és emiatt az áranierősítési tényező valamiint a határfrekvencia csökkenését hozza létre, A találmány szerinti 5 kivitelnél a segédemitter által bevitt .ellentétes típusú töltéshordozók kompenzálják ezt a tértöltést és csökkentik a káros hatásokat., A segédemitter alkalmazása tranzisztórfizikai funkciókon túlmenően áramköri szerepet is lé-10 tesít és új megoldási lehetőségeket hoz létre a fő tranzisztor kollektor-potenciálján levő elektróda bázisáramának befolyásolásával. • A 3, ábra a négyrétégű félvezető szerkezet segédemitter áramellátásának: egy lehetséges ki-15 vitelét ismerteti. Ezen kapcsolásiban a segédemitter egy korlátozó ellenálláson keresztül a tápfeszültségről kapja az áramot pl. az elektroncső tetroda rácsának megfelelően. Amint ismeretes a tetrodanáics beépítése az elektron-20 csőbe azt eredményezte, hogy annak kimenőellenállása lényegesen megnőtt és ezen keresztül megnőtt a teljesítmény erősítés is. Amint a sorion következő számítás mutatja, ugyanilyen hatással van, a segéidemitternek, mint negyedik 25 rétegnek működése a tranzisztor 'karakterisztikáira és teljesítményerősítéséiie. Ha a főtranzisztor komponens kimenő karakterisztikájiát egyszerűsített lineáris függvénnyel helyettesítjük abban az esetben, ha a segédemitter áram SO Is = 0 éis IBI = állandó, akkor az analitikus formában az (1) egyenlet írja le, ahol ü Äa kollektor feszültsége és lKa kollektor árama. 35 40 55 hoc + BI Bl (1) A segédemitterre Is áramot kapcsolva az kompenzálja az Iß áram egyrészét, (ahol «2 a második komponens tranzisztor áramerősítése) és a külső bázispontokon befolyó Iß áram a (2) egyenletnek megfelelően csökkentett mértékű. Iß = ißi —«2 Is i(2) Kifejezve az Is áramot mint a kollektor fe-45 szültség i(U ) függvényét kapjuk (3) egyenletet, ha Zs = R s egy tiszta ohmos ellenállás. I._E=ÍÍ (3, Rs 50 Ezekből meghatározhatjuk az adott kapcsolású négyrétégű kimenő karakterisztikájának (4) egyenletét. I*= Ut a2 E •B/IB + ±-1 —" a2 B-h 0 (4) Rs 60 Amint látható ez az egyenlet olyan alakú mint az (1). A megfelelő tagokat összehasonlítva a négyrétégű tranzisztor effektív kimenő elleniállását és bázisáraméit kapjuk. Az effektív kimenő ellenállást az: Ujalatti nevezőben levő 65 tag reprezentálja, míg az adott !# áramhoz tar-2
