Физические основы микроэлектроники, конспект лекций, страница 36

                 U_вх                     I_б                                                                     ε_v                                               ε_F     

                          U_э                                          U_к

                    -   +                        -    +                                                      

                                                                                                                               ε_v 

Рис. 4.6. Модель транзистора, включенного по схеме с общей базой, и зонная диаграмма, соответствующая рабочему режиму.

Центральная область транзистора называется базой (Б) , к ней прилегают эмиттерная (Э) , и коллекторная (К) области. Рассмотрим режим работы транзистора по схеме с общей базой, как показано на рисунке 4.6. Здесь на эмиттерный переход подано прямое смещение Uэ, на коллекторный переход – обратное.

  Принцип работы биполярного транзистора основан на изменении сопротивления обратного смещенного перехода за счет инжекции носителей заряда. Коллекторный переход при отсутствии инжекции из эмиттера имеет большое сопротивление. Поэтому в цепь коллектора можно включить высокоомную нагрузку Rн.

  Для уменьшения потерь на рекомбинацию инжектированных в базу электронов эмиттерный и коллекторный   переходы располагают на расстоянии, меньшем диффузионной длины носителей W<<Ln.

  При прямом смещении эмиттерного перехода поток инжектированных электронов практически без потерь доходит до коллектора. В результате ток коллектора повышается от малого значения обратного тока Jко до Jк »Jэ , а сопротивление коллекторного перехода снижается пропорционально возрастанию тока инжекции. Падение напряжения на эмиттере будет равно

Uэб=Uвх=Jэ*Rэ. Так как сопротивление Rн значительно больше Rэ , то при одинаковых токах Uвых>>Uвх. Выделяемая в нагрузке мощность Рвых»Uвых*Jэ , а мощность затрачиваемая в эмиттерной цепи Рвх=Uвх*Jэ. Так как Uвых>>Uвх , то Рвых>>Pвх. 

  Следовательно, биполярный транзистор является усилительным прибором, так как он способен усиливать мощность.

  Основным параметром транзистора является коэффициент по току  a, который выражает отношение изменения коллектора к вызвавшему его изменения тока эмиттера при постоянном напряжении на коллекторном переходе:

a  = ( δJк /δJэ)_Uк                                            (4.33)

  Коэффициент α называют внешним параметром транзистора. Он определяется через три внутренних параметра : эффективность эмиттера γ, коэффициент переноса β и эффективность коллектора α*.

  Эффективность эмиттера определяется следующим соотношением:

       (4.34)