Терминология полупроводниковой электроники

Анотація

Последние десять лет развитие полупроводниковой техники происходило исключительно бурно, что вызвало появление новых для электроники терминов, параметров и условных обозначений. Термины и обозначения, возникавшие в первый период, когда исследования проводились в основном в физических лабораториях, имели в определенной степени «физический» характер. С проникновением полупроводниковых приборов в лаборатории радистов появлялись новые термины и параметры, некоторые старые термины заменялись новыми, более привычными для радистов. Если учесть к тому же, что различные исследователи пользовались различными терминами для обозначения одних и тех же явлений и параметров, то станет ясным происхождение большого количества терминов и обозначений, применяющихся в литературе по полупроводниковой технике.

Это многообразие и зачастую запутанность терминологии являются в настоящее время серьезной помехой в педагогической и редакционно-издательской деятельности.

С этой точки зрения вопрос о приведении терминологии полупроводниковой электроники к единому образцу является актуальным и крайне своевременным.

Правда, дать единый образец терминов и обозначений, одинаково применимый во всех случаях, вряд ли окажется возможным. В первую очередь это относится к буквенным символам.

Включение разделов полупроводниковой электроники в различные специальные курсы радиотехники приводит к тому, что некоторые твердо установившиеся для полупроводниковой электроники символы сталкиваются с не менее твердо установившимися радиотехническими символами. Так, например, при рассмотрении выходных каскадов усилителей низкой частоты коэффициент усиления по току а , характеризующий транзистор, сталкивается с таким же символом ( а ), иод которым понимается коэффициент анодной нагрузки и который с точки зрения радистов было бы целесообразно сохранить и для схем с транзисторами.

С другой стороны, и в радиотехнической литературе имеются некоторые противоречия, например, с обозначением коэффициента шумов (/С_ш. W).

Тем не менее, целый ряд терминов и символов может и должен быть обсужден и в определенной степени стандартизован.

1. Транзистор как электронный прибор. С нашей точки зрения использование термина транзистор является удобным и желательным. Понимать под транзистором следует управляемый полупроводниковый прибор. Вряд ли имеет смысл лишний раз подчеркивать преимущества термина полупроводниковый по сравнению с термином кристаллический.

Остановимся на некоторых физических терминах, необходимых при рассмотрении принципа работы любого полупроводникового прибора. В первую очередь это донор и донатор, инъекция и инжекция.

С нашей точки зрения более удачными являются термины донатор и инжекция.

Термины донор и инъекция являются скорее медицинскими, чем техническими. Можно возразить, что и инъекция и инжекция представляют собой различную транскрипцию одного и того же латинского слова. Тем не менее, проектор и прожектор, ритм и рифма также представляют собой различную транскрипцию одного и. того же слова, но тем не менее обозначают различные понятия.

Далее следует заметить, что термин эффективность эмиттера (7 ) является более удачным, чем термин коэффициент инжекции. С другой стороны, термин коэффициент инжекции лучше применять для характеристики соотношения концентраций равновесных и неравновесных носителей в области базы транзистора.

Геометрию триода лучше всего характеризовать толщиной базы (W), эмиттерного перехода (W_B ) и коллекторного перехода (\V_K ). Размеры перехода целесообразно характеризовать площадью (S₃₎ S_K) или диаметром (d₃, d_K).

2. Транзистор как элемент схемы. Первыми простейшими, но не менее важными, параметрами транзистора являются обратные токи его переходов; эмиттерного ( 1_Э0) и коллекторного ( /_Ко ) • Обратный ток перехода состоит из тока насыщения ( /_5Э; Лж) и тока утечки (/_гэ; /_Гк) >

Вряд ли можно признать удачным термин температурный ток коллектора. С изменением температуры изменяется в основном ток насыщения. Ток утечки может также меняться с изменением температуры, но эти изменения не являются регулярными и закономерными. Кроме того, термин обратный ток перехода учитывает и полярность приложенного напряжения и тот факт, что переход рассматривается вне взаимодействия с другим переходом.

Следующим широко распространенным параметром транзистора является коэффициент усиления по току или [1] коэффициент передачи тока эмиттера ft = (3 Второй термин имеет определенные преимущества и вряд ли может встретить серьезные возражения.

Особо следует отметить коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером или, по аналогии с вышеприведенными, коэффициент передачи тока базы а/1—а.

В литературе эта величина часто обозначается символом р , что приводит к недоразумениям, т. к. часто в одном и том же тексте под р понимают и коэффициент переноса зарядов от эмиттера к коллектору в выражении <* = (И и усиление по току в схеме с общим эмиттером |3 = а/1 — а. С нашей точки зрения целесообразно во втором случае ввести новый символ, например, в [2].

Коэффициенты усиления по напряжению, току и мощности правильнее обозначать символами K\Ki\ К_р вместо Кш Кт и /<_м. Действительно, мы обозначаем емкостное и индуктивное сопротивления Х_с и в соответствии с символами емкости С и индуктивности L_% предельную частоту—/а, коэффициенты диффузии дырок и электронов и т. д. Начальными буквами соответствующих слов мы пользуемся в качестве индексов только в тех случаях, когда данные понятия не имеют соответствующих символов: нагрузка, эмиттер, вход, выход и т. д.

Генератор сигнала на входе схемы можно рекомендовать характеризовать э. д. с. Е_с и внутренним сопротивлением /?_с (^с)» оставляя индекс г—генератор для эквивалентного генератора э. д. с. в Т-образной схеме замещения: г_Г /_э.

По аналогии с лампами (JI1; Л2....) можно рекомендовать обозначать транзисторы на схемах символами Т\\ Т2 и т. д.

Целесообразно узаконить термин максимальная частота усиления мощности (частота, на которой коэффициент усиления по мощности двусторонне согласованного усилителя падает до 1, 0) с соответствующим символом /_макс-

Термины предельная и граничная частота для обозначения /а (а>_а ) являются, вообще говоря, равноценными; нельзя привести каких-либо объективных доводов в пользу того или иного термина. Мы пользуемся [2] первым термином. Менее удачными являются термины частота спада или частота отсечки. Эти термины также встречаются, хотя и редко.

Кажется более правильным говорить о диффузионной емкости эмиттера и диффузионной емкости коллектора, а не о диффузионной емкости базы [1] и коллектора. В обоих случаях имеет место изменение заряда в базе с изменением потенциала на том или другом переходе. Нет оснований в одном случае связывать диффузионную емкость с переходом, а в другом случае — с областью базы.

В заключение следует заметить, что основные вопросы, поднятые в работе [1], вряд ли могут встретить серьезные возражения, за исключением некоторых отдельных случаев, оговоренных выше (температурный ток, диффузионная емкость базы, символ (3).