Iб  Iбрек.

Таким образом, в общем токе базы I_б, который в целом вытекает из базы через провод контакта Б к  источника питания Е_э, присутствует малая составляющая теплового тока I_ко, направленного, напротив, в объем базы.

Поскольку ток I_б, главным образом, связан с рекомбинирующими электронно-дырочными парами, то ток I_б очень мал (микро- или миллиамперы).

Ток коллектора

Дырочная составляющая тока коллектора I_кр, в конечном счете, протекающего через объем коллектора, равна сумме всех дырочных составляющих токов:

I_кр = (I_эр  I_брек) + I_бр,

где I_эр  дырочная составляющая эмиттерного тока; I_брек  составляющая тока дырок, рекомбинирующих с электронами базы; I_бр  дырочная дрейфовая составляющая теплового тока коллекторного перехода.

Рассмотрим эти составляющие общего потока дырок.

Ввиду относительно малой толщины базы , соизмеримой с длиной свободного пробега дырок и электронов, основная часть дырок, инжектированных из эмиттера в базу, достигает коллекторного перехода. За счет электрического поля этого перехода, усиленного напряжением U_кб, дырки дрейфуют через переход П₂ в коллектор.

Обратим внимание на то важное обстоятельство, что дырки, перешедшие через коллекторный переход П₂, нарушают электронейтральность объема коллектора, поэтому из внешней цепи (от источника) через контакт К в объем коллектора подтягиваются электроны, необходимые для компенсации заряда основного потока дырок. По проводу и через источник Е_к начинает идти ток. Поэтому можно сказать, что ток дырок I_кр обеспечивает ток I_к, протекающий через контакт К транзистора (рис. 4.3). Другими словами, именно этот поток дырок создает большой ток (десятки и сотни миллиампер), протекающий во внешней цепи коллектора.

В целом, ток I_к, протекающий через объем коллектора и коллекторный переход, имеет дырочную (I_кр) и электронную (I_кn) составляющие, так что

I_к = I_кр + I_кn = (I_эр  I_брек) + I_бр + I_кn = I_эр + I_ко  I_брек. (4.4)

Для определения доли основной части дырок, прошедших из эмиттера в коллектор, вводят статический коэффициент переноса дырок в базе, равный отношению дырочной составляющей коллекторного тока к дырочной составляющей эмиттерного тока транзистора:

 = I_кр/I_эр. (4.5)

Желательно, чтобы величина коэффициента  как можно меньше отличалась от единицы. Коэффициент  увеличивается сокращением потерь дырок в базе за счет актов рекомбинации. Это достигается сокращением времени нахождения дырок в базе за счет уменьшения толщины базового слоя  и увеличением скорости их прохождения через базу. Типовые значения  для биполярных транзисторов лежат в пределах 0,96…0,996.

Отношение коллекторного тока I_к к току эмиттера I_э определяет статический коэффициент передачи тока транзистора, включенного в схеме с ОБ:

 = I_к/I_э  I_кр/I_э. (4.6)

Умножив числитель и знаменатель выражения (4.6) на I_эр, получим

 = (I_эр/I_э)(I_кр/I_эр) = . (4.7)

Следовательно, коэффициент  тем ближе к 1, чем меньше отличаются от единицы значения коэффициентов  и . Коэффициент передачи , имеющий значение 0,9…0,999, зависит структуры и режимов работы [27], [35].

Как видно из соотношения (4.4) через коллекторный переход, включенный в обратном направлении, контакт К проходит составляющая тока коллектора I_к, обусловленная протеканием обратного тока I_ко коллекторного перехода (рис. 4.3). Этот обратный ток создается дрейфом неосновных носителей заряда из близлежащих областей обратно включенного p-n-перехода, в данном случае, дырками (концентрация p_n в n-базе), и электронами (концентрация n_p в коллекторе p-типа). Поскольку с учетом (1.7) концентрация неосновных носителей зависит от температуры, то и величина обратного тока зависит от температуры кристалла, и поэтому ток I_ко называют тепловым.

Заметим, что значение I_ко не зависит от величины тока эмиттера I_э, управляемого напряжением U_эб. Величина неуправляемого тока I_ко зависит только от температуры прибора и свойств полупроводникового материала (германия или кремния), на основе которого создан транзистор.

Взаимосвязь токов транзистора может быть получена с учетом соотношений (4.1), (4.3), (4.4). В частности, имеем:

I_к + I_б = I_эр + I_ко  I_брек + I_брек + I_бn  I_ко = I_э,

т.е. ток эмиттера равен сумме токов коллектора и базы:

I_э = I_к + I_б, (4.8)

что подтверждает справедливость первого закона Кирхгофа, например, для узла Б (рис. 4.3).

С учетом соотношений (4.4)  (4.8) токи I_к и I_б можно выразить через I_э:

I_б = (1 – )I_э – I_ко,

I_к = I_э + I_ко. (4.9)

Подводя итог, отметим, что принцип действия биполярного транзистора основан на создании транзитного (проходящего) потока носителей заряда из эмиттера в коллектор через базу и управлении коллекторным (выходным) током за счет изменения эмиттерного (входного) тока.

В рассматриваемой схеме с ОБ входным током (управляющим) считается ток эмиттера I_э, выходным (управляемым) – ток коллектора I_к.

Управляющее свойство p-n-p транзистора, характеризующее изменение выходного (коллекторного) тока I_к под действием подводимого входного тока I_э, обусловливается изменением дырочной составляющей коллекторного тока I_кр за счет изменения дырочной составляющей эмиттерного тока I_эр. В связи с этим говорится, что биполярный транзистор управляется током.

Подчеркнем, что диффузия, дрейф, рекомбинация, генерация носителей в различных областях транзистора, не происходят мгновенно, а реализуются в течение промежутка времени _i. Это время определяет быстродействие биполярного транзистора.