Физические процессы в полупроводниках и их свойства. Термоэлектрические явления в полупроводниках, страница 12

Принципиальная схема транзистора с чередованием переходов вида p-n-p показана на рис 10.14. Две области с электропроводностью типа p разделены областью с электропроводностью типа n, которая называется базой транзистора. Первая область с электропроводностью типа p называется эмиттером, вторая - коллектором.

В коллекторной цепи с нагрузочным сопротивлением напряжение приложено в непроводящем (обратном) направлении. По цепи проходит очень малый ток, вызванный переходом дырок из базы в коллектор. Концентрация дырок в базе очень мала.

Если подключить небольшое постоянное напряжение в эмиттерную цепь в проводящем направлении, то из эмиттера будут переходить в базу дырки. Если база достаточно тонкая, дырки будут диффундировать без рекомбинации, т.е. не исчезая в результате соединения с электронами, которых в базе избыточное количество. Вследствие этого существенно увеличится ток в коллекторной цепи. Путем небольшого изменения напряжения в эмиттерной цепи достигается большое изменение тока в коллекторной цепи, т.е. его усиление.

Транзисторы p-n-p и n-p-n типа равноценны по своим параметрам. Транзисторы p-n-p - типа применяются чаще, потому что они проще в изготовлении.

Дырки (в p-n-p-транзисторе), создающие эмиттерный ток, из области эмиттера попадают в очень узкую(10-50 мкм) n-область базы, оттуда большая их часть (95-99%) проходит в р - область к коллектору, образуяколлекторный         ток I_к. Остальные дырки образуют ток базы I_б, текущий через базу Б.

         +  Э              К

             p     n    p                                              Э                К

                          Б

R

 

          +   -       +          Б

Рис.10.14.Схема транзистора типа р-п-р

Э        К

             -  n    p   n   +                                         Э                    К

                 Б      

                       

 

              -   +        -         +

                 

Б

Рис.10.15.Схема транзистора типа п-р-п.

Для суммы всех токов с учетом их направлений справедливо равенство:

I_э+I_б+I_к =0                                                                                  (10.14)

Обратите внимание: ток, направленный к транзистору, считается положительным, от транзистора отрицательным, причем направление тока определяется направлением движения положительных зарядов.

10.10.1. Схема с общей базой

В схеме с общей базой, изображенной на рисунке, база является общим выводом для входной и выходной цепи. Если I_k-ток коллектора, I_э-ток эмиттера, А - коэффициент усиления по току, то

I_к=АI_{э ,}                                                                                                                                   (10.15)

где А= 0,95- 0,995.

Хотя коллекторный ток меньше эмиттерного, усиление обусловлено болеевысоким выходным напряжением по сравнению с входным;U_кб>U_эб. Поскольку I_к ≈ I_э, имеем

I_эU_кб~I_эU_эб                                                                                  (10.16)

Поэтому транзистор в схеме с общей базой работает как усилитель мощности.

Небольшие изменения входной мощности вызывают большие изменения выходной мощности

10.10.2. Cxeма с общим эмиттером

Схема с общим эмиттером применяется наиболее часто. Эмиттер является общей точкой входной и выходной цепей. Во входной цепи течет очень малый ток базы

I_б=I_э-I_к.

Если I_к- ток коллектора, I_б- ток базы, В- коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером, то

I_k=BI_б                                                                               (10.17)

                            I_k                                                                   -I_k                   _

                                                           _