Физические основы микроэлектроники, конспект лекций, страница 37

Где     s_p -    проводимость базы, 

           s_n - проводимость эмиттера,

           Lp - диффузионная длинна дырок.  

Для того, чтобы приблизить  g к  единице, необходимо легировать эмиттер намного сильнее чем базу (s_p>>s_n ) и делать базу тонкой (W<<Lp) .

  Коэффициент переноса b можно выразить следующим соотношением [I]:

                                  (4.35)

Он также меньше единицы и приближается к ней с уменьшением ширины базы. Эффективность коллектора a*=(dJк/dJnк)*Uк, может превышать единицу, если в коллекторном переходе происходит ударная ионизация. В обычном же режиме значение  a* практически равно 1. Из (4.33) – (4.35) следует

       a=gba*                                                      (4.36)

Подставляя значения параметров, получим

                                (4.37)

 Из (4.37) следует, что в схеме с общей базой усиление по току не происходит (a<1).

  Связь между токами в схеме с общей базой определяется следующими соотношениями:

Jэ=Jк+Jб                                              (4.38)

Jк=a*Jэ                                              (4.39)

Аналогично можно записать связь между коллекторным и базовым токами:

Jк=B*Jб                                              (4.40)

где В - коэффициент передачи базового тока.

  Коэффициенты передачи эмиттерного и базового тока связаны соотношением:

                         (4.41)

 Транзисторы могут включать по схемам: с общей базой, с общим эмиттером и общим коллектором. У всех трех схем включения коэффициент усиления по мощности больше единицы.

  Схема с общей базой характеризуется по сравнению с другими самым низким входным и самым высоким выходным сопротивлениями. Коэффициенты усиления по току и по напряжению больше единицы. Схема с общим коллектором обладает самым низким выходным и самым высоким входным сопротивлениями. Коэффициент усиления по напряжению при этом меньше единицы.

 Схема с общей базой обладает хорошими частотными характеристиками, но не обеспечивает усиление по току и имеет малое входное сопротивление. Поэтому наибольшее использование в транзисторной технике находит схема с общим эмиттером.

  Существуют четыре режима работы биполярных транзисторов: нормальный активный, двойной инжекции (насыщение), отсечки и инверсный активный.

  В нормальном активном эмиттерный переход включен в прямом, а коллекторный – в обратном направлениях. В режиме двойной инжекции эмиттерный и коллекторный переходы включены в прямом направлении. В режиме отсечки оба перехода включены в обратном направлении. В инверсном активном режиме коллекторный переход включен в прямом, а эмиттерный в обратном направлении.

  В нормальном активном и инверсном активном режимах транзистор работает как усилительный прибор и принципиального различия между этими двумя режимами нет. Однако, в инверсном режиме слаболегированный коллектор не обеспечивает достаточно высокого коэффициента инжекции, в результате чего снижается усиление.

На рис. 4.7 представлены входные и выходные характеристики транзисторов, включенных по схеме с общей базой.