42. Степень насыщения биполярного транзистора.

Режим насыщения

Оба p-n перехода смещены в прямом направлении (оба открыты). Если эмиттерный и коллекторный р-n-переходы подключить к внешним источникам в прямом направлении, транзистор будет находиться в режиме насыщения. Диффузионное электрическое поле эмиттерного и коллекторного переходов будет частично ослабляться электрическим полем, создаваемым внешними источниками UЭБ и UКБ. В результате уменьшится потенциальный барьер, ограничивавший диффузию основных носителей заряда, и начнется проникновение (инжекция) дырок из эмиттера и коллектора в базу, то есть через эмиттер и коллектор транзистора потекут токи, называемые токами насыщения эмиттера (IЭ.нас) и коллектора (IК.нас).

Глубину насыщения транзистора характеризуют коэффициентом (степенью) насыщения, который определяет, во сколько раз реальный ток базы превосходит минимальное значение, при котором имеет место режим насыщения:

Величину коэффициента насыщения выбирают от 1.5 до 3.

Транзистор должен входить в режим насыщения, когда входное напряжение превышает напряжение логической единицы . Для ключей на биполярных транзисторах .Передаточная характеристика ключа на БТ показана на рис. 7.2.

Рабочими являются участки переходной характеристики, соответствующие отсечке и насыщению

43. Чем отличается реальная вольтамперная характеристика р-п перехода от теоретической.

Вольт- амперная характеристика p-n-перехода представляет собой зависимость тока через p-n-переход от величины и полярности приложенного напряжения. При выводе вольт- амперной характеристики можно предположить, что токи неосновных носителей заряда через переход с изменением полярности и величины приложенного напряжения не изменяются. Токи основных носителей меняются существенно и при приложении обратного напряжения резко уменьшаются. Токи основных носителей можно рассматривать как токи эмиссии зарядов через контактный слой , скачок потенциальной энергии на котором равен работе выхода электрона. При этом предположении токи основных носителей с увеличением обратного напряжения будут уменьшаться по экспоненциальному закону . Плотность тока основных носителей можно записать так:

Если прикладывать прямое напряжение, высота барьера уменьшается итоки основных носителей будут экспоненциально возрастать . Плотность полного тока через переход будет равна

где I₀ — обратный ток, называемый тепловым током , или током насыщения :

По своей физической природе он представляет собой ток экстракции , следовательно, величина его очень мала. Вольт- амперная характеристика, соответствующая этому вы-ражению , показана на рис.

При T =300К величина , поэтому при относительно небольшом прямом напряжении ток через переход резко воз-растает. При подаче обратного напряжения ток, изменив направление, быстро достигает значения I₀ , а далее остается постоянным независимо от величины приложенного напряжения.

Реальная характеристика p-n-перехода отличается от теоретической( рис. 2.). Эти различия обусловлены термогенерацией носителей в запирающем слое перехода , падением напряжения на сопротивлениях областей полупроводника, а также явлением пробоя при обратном напряжен ии.