1 Для любого транзистора, независимо от
полярности источника питания, за положительное будем принимать напряжение относительно
базы, если оно смещает соответствующий переход в прямом направлении.
Рис. 2. Схемы включения транзистора (полярность токов и напряжений показана для нормального активного режима работы).
В настоящее время большинство биполярных транзисторов изготавливаются на основе кремния и имеют структуру n-p-n-типа. Номенклатура р-n-р-транзисторов значительно меньше. Поэтому далее будем рассматривать кремниевый n-p-n-транзистор, однако, все выводы теории в равной степени справедливы и для кремниевых р-n-р-транзисторов, а также для транзисторов, выполненных на основе других полупроводниковых материалов.
Транзистор можно использовать в трех схемах включения, каждая из которых имеет свои особенности (рис.2). Схема с общей базой (ОБ) имеет эмиттерный вход: входной сигнал поступает на вывод эмиттера. Общим электродом для входа и выхода является база. Такое включение транзистора позволяет наиболее наглядно изучать его физические свойства. Схема с общим эмиттером (ОЭ) имеет базовый вход: входной сигнал поступает на вывод базы. Общим электродом для входа и выхода является эмиттер. Эта схема находит на практике наибольшее применение. Схема с общим коллектором (ОК) или эмиттерный повторитель (Uвх≈Uвых) используется для согласования каскадов усиления.
Рассмотрим принцип работы транзистора на его упрощенной модели, включенной по схеме с общей базой (рис.3). Предположим, что кон-центрации примесей в эмиттерной и коллекторной областях примерно одинаковы, NDэ=NDк, а концентрация примесей в базовой области значительно ниже, NАб<<NDэ. Все положения, относящиеся к единичному рn-переходу, справедливы для каждого из pn-переходов транзистора. В равновесном состоянии наблюдается термодинамическое равновесие между потоками дырок и электронов, протекающими через каждый рn-переход, и результирующие токи равнынулю. При подключении к транзистору внешних источников напряжения в активном режиме работы эмиттерный переход смещается в прямом направлении, а коллекторный - в обратном. В результате снижения потенциального барьера на эмиттерном переходе эмиттер начинает инжектировать электроны в базу, а база - дырки в эмиттер.Поскольку NАб<<NDэ, то ток электронов, инжектируемых в базу, InЭ, практически равен полному току эмиттера, IЭ. Для количественной оценки составляющих полного тока эмиттера используется коэффициент инжекпии, γ.
|
|
Рис. 3. Схема движения носителей заряда в транзисторе.
(1)
где 1рэ - ток инжекции дырок из базы в эмиттер. Коэффициент γ называют также эффективностью эмиттера, γ≈ 0.9900 - 0.9999.
Часть электронов, инжектированных эмиттером, будет рекомбини-ровать в базе с дырками. Для уменьшения потерь электронов в базе необходимо, чтобы ширина области базы была значительно меньше диффузионной длины электронов, то есть расстояния, на котором концентрация избыточных носителей уменьшается в е≈2.7 раза, wб<< Ln. За счет рекомбинации с электронами концентрация дырок в базе уменьшается и от базового вывода потечет ток Irp=Irn. Коллекторный рn-переход смещен в
обратном направлении, поэтому все электроны, дошедшие до ОПЗ коллектора, дрейфуют через переход под действием его поля в область коллектора, то есть происходит экстракция электронов коллектором. Эффективность перемещения электронов через базу характеризуется коэффициентом переноса, χ.
 |
χ≈0.95 -
0.99. 
При отсутствии инжекции (IЭ = 0) в цепи обратно включенного коллекторного перехода протекает обратный ток как и в изолированном рn-переходе. Он состоит из двух дрейфовых токов ННЗ (токов экстракции):
тока электронов из базы в коллектор, InK, и тока дырок из коллектора в базу IpK. Ток Iкбо - это ток при "оборванном" эмиттере. Он сильно зави-
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
