UNIVERSIDAD COMPLUTENSE DE MADRID

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Efectos de la radiación sobre componentes electrónicos básicos
3.6.3 Efectos del daño por desplazamiento en los transistores bipolares.
Disminución de la ganancia en corriente.
El mayor daño que puede sufrir un transistor bipolar es el producido por la disminución del
tiempo de vida media de los portadores minoritarios. Este fenómeno comienza a ser importante
con dosis de radiación del orden de 10 12 -10 14 n·cm -2 en tanto que los demás efectos aparecen con
dosis de radiación muy superiores.
El primer fenómeno descubierto fue la disminución de la ganancia en corriente del
transistor, que fue observado primeramente por Messenger y Spratt [MA92, p. 225]. Se debe a la
relación que existe entre β y τP,N. DB depende de la longitud de difusión de portadores
minoritarios y ésta depende del tiempo de vida media de éstos. Usando la tabla 3.1 y (3.6):
2
1 WB
1
= ·
(3.34)
β 2· D τ
P, N P, N
Los subíndices P y N están relacionados con el tipo de transistor. En el caso de un
transistor NPN, se entiende que los portadores minoritarios en la base son electrones y, en el
caso del transistor PNP, el portador es un hueco. Aplicando (2.3):
2 2
2
1 W ⎛ 1
⎞
·
B W WB K
B
τ , P, N
= · ⎜ + Kτ
, PN , · Φ = + · Φ
β 2· D ⎜
⎟
PN , τ ⎟
⎝ PN , ,0 ⎠ 2· DPN , · τPN
, ,0 2· DPN
,
En esta ecuación, hay un término que puede reconocerse como la ganancia inicial en
corriente. Por otro lado, hay otro que es proporcional al flujo total de neutrones. Haciendo las
siguientes identificaciones:
2
1 WB
=
β 2· D · τ
K
0 PN , PN , ,0
W · K
2
B τ , PN ,
β =
2· DPN
,
se deduce entonces que:
0
(3.35)
(3.36)
1 1
= + K β · Φ (3.37)
β β
La ganancia en corriente de un transistor bipolar disminuye puesto que decrece el tiempo
de vida media de los portadores minoritarios. La expresión anterior puede ser modificada
aplicando la definición de la frecuencia de corte de un transistor. Aplicando (3.33) sobre (3.36),
se deduce que:
1 1
β β
K
τ , pn ,
= + · Φ (3.38)
0 fT
Este ecuación es extremadamente importante. Cuanto mayor sea la frecuencia de trabajo
de un transistor, menor será el efecto del daño por desplazamiento en la ganancia. Fig. 3.16