- •Содержание
- •1. Принцип действия биполярного транзистора
- •Рассмотрим основные рабочие процессы в транзисторе.
- •1.1. Инжекция носителей заряда через прямосмещенный эп
- •1.2. Диффузионное распространение инжектированных носителей заряда в базе от эп к кп с одновременной рекомбинацией их в области базы
- •1.3. Экстракция носителей заряда через обратносмещенный кп
- •2. Статические характеристики биполярного транзистора
- •2.1. Статические характеристики транзистора в схеме с общей базой (об)
- •2. 2. Статические характеристики транзистора в схеме с общим эмиттером
- •Входные характеристики транзистора: .
1.2. Диффузионное распространение инжектированных носителей заряда в базе от эп к кп с одновременной рекомбинацией их в области базы
В прямосмещенном полупроводниковом диоде дырки потока 1,
впрыснутые из Э в Б, становясь в Б неосновными неравновесными носителями заряда, увеличивают концентрацию дырок в Б у перехода, вследствие этого избыточного заряда по толщине Б существует градиент концентрации неосновных носителей заряда, вследствие чего начинается диффузионное распространение инжектированных носителей вглубь Б. В процессе диффузионного распространения инжектированных носителей по толщине базы происходит их рекомбинация с основными носителями заряда Б, и концентрация инжектированных носителей заряда убывает по экспоненциальному закону (рис. 3):
x
x
где – значение избыточной концентрации в Б на расстоянии x от перехода,
(p1–pn) – начальное значение избыточной концентрации (на границе перехода, где x=0),
LpБ – диффузионная длина инжектированных дырок в Б (расстояние, на котором избыточная концентрация дырок в Б уменьшается в e раз по сравнению с начальным значением, т.е. на границе перехода; e – основание натурального логарифма).
x
Рис. 3. Распределение дырок по толщине области n при прямом включении диода
В транзисторе дырки, впрыснутые из Э в Б, из-за градиента концентрации по толщине Б тоже диффузионно распространяются вглубь Б, но распределение их по толщине Б (WБ) отличается от диода (рис. 4):
WБ<<LpБ, поэтому большая часть инжектированных носителей заряда доходит до КП не рекомбинируя;
поле КП переносит инжектированные носители заряда в К (поле КП представляет неограниченный сток для дырок Б), поэтому концентрация дырок на границе КП в Б равна нулю.
1 – без учета рекомбинации дырок
в Б (прямая линия),
2 – с учетом рекомбинации (слегка
вогнутая линия).
Рис .4. Распределение концентрации
инжектированных носителей заряда
(дырок) по толщине Б транзистора в АР
Параметром диффузионного распространения инжектированных носителей заряда в Б являетсякоэффициент переноса (эффективность Б) æ:
.
Эp
æ показывает, какая часть дырок из числа впрыснутых дошла до КП (перенеслась через Б) не рекомбинируя и участвует в создании коллекторного тока IКp.
Для увеличения IКp необходимо увеличивать коэффициент переноса æ, для чего берут WБ << LpБ , и уменьшают удельную электропроводность базы σБ, т.к. IКp = æIЭp = γæIЭ.
По наклону кривой, показывающей распределение концентрации носителей заряда в базе по её толщине, на границах эмиттерного перехода (х=0) и коллекторного перехода (х= WБ) можно судить о IЭp и IКp, т.е.
.
Ток базы IБ пропорционален площади треугольника под кривой, показывающей распределение концентрации носителей заряда в Б по ее толщине.