Основы физики твердого тела: Учебное пособие (содержит конспект лекций и практическую часть), страница 24

+                                                 _                    +                                                _

                           Б                                                                    Б

         Э                      К                                             Э                    К

                          Б                                                                    Б

                  а)                                                             б)

Рис.5.14

Три области танзистора, разделенные p-n переходами, называются эмиттером, базой и коллектором; соответсвующие выводы транзистора обозначаются Э, Б и К. С точки зрения физики различия между эмиттером и коллектором нет. С точки зрения технологии изготовления и включения транзистора в электронную схему это различие существенно, так как коллектор может рассеивать значительно большую тепловую мощность, чем эмиттер.

Рассмотрим принцип работы транзистора типа n-p-n (рис.5.15). Если транзистор не подключен к источнику питания (U_э=U_к=0), то распределение энергии электрона в транзисторе будет симметричным относительно базы. Это распределение показано на рис. 5.15.

E            К                                                                                                Э

        I_Э                                                        Б                                                 I_К

                                                           I_Б

                                     U_Э                                                U_К

Как видно из рисунка, в области базы существует потенциальный барьер, который препятствует переходу электронов между коллектором и эмиттером. Этот барьер возникает из-за двух двойных электрических слоев в транзисторе в области p-n перехода.

Подключим два источника тока к транзистору согластно схеме, приведенной на рис.5.15, подав на эмиттер положительный потенциал U_э , а на коллектор - отрицатрельный U_к..   За счет электрического поля источников тока в транзисторе произойдет перераспределение энергии электронов (сплошная линия на рисунке). В области эмиттера энергия электронов увеличивается на eU_э , а в области коллектора уменьшается на eU_к. Результатом этого является уменьшение высоты потенциального барьера в области эмиттер-база и увеличение глубины потенциальной ямы в области база-коллектор. Поскольку высота потенциального барьера уменьшается, то тепловая энергия электронов оказывается достаточной для его преодоления. Возникает поток электронов из эмиттера в базу. Большая часть электронов ускоряется полем p-n перехода база-коллектор и переходит в коллектор. Таким образом, создается электрический ток между эмиттером и коллектором. Остальные электроны в области базы рекомбинируют с дырками, создавая ток базы. Сила тока зависит как от U_э , так и от U_к нелинейным образом (рис.5.16).

Уменьшая одновреммено потенциалы U_э и U_к , т.е. увеличивая энергию электронов в “n”-областях транзистора, можно уменьшить высоту потенциального барьера. При этом увеличивается как ток коллектора I_К, так и ток базы I_Б (рис.5.16). Таким образом, фактически изменяя ток базы, можно регулировать ток коллектора.

   I_К

                                                                                          I_Б2>I_Б1

 DI_К

                                                                                          I_Б1

                                                                U_КЭ                                         U_КЭ

Рис. 5.16

Основными параметрами транзистора являются коэффициенты усиления.

1.  Коэффициент усиления по току базы

                                      .

Он имеет смысл быстроты изменения тока коллектора при изменени тока базы.

2.  Коэффициент усиления по току эммитера определяется формулой

                                              .