5.4. Модуляция сопротивления базы

Как известно, ширина р-п-перехода зависит от напряжения на нем. В активном режиме эмиттерный переход смещен в прямом направлении, его ширина мала и изменение этой ширины при изменении U_ЭБ незначительно. Коллекторный переход, смещенный в обратном направлении, имеет сравнительно большую ширину, и изменения ее при изменениях напряжения U_КБ оказываются практически равными изменениям толщины базы.

Изменение ширины базы, под действием изменения напряжения смещения коллекторного перехода U_КБ называется модуляцией ширины базы или эффектом Эрли (рис. 5.7).

Изменение ширины базы существенно влияет на физические процессы в базе.

Рис. 5.7. Эффект Эрли – эффект модуляции ширины базы биполярного транзистора

При постоянном токе эмиттера J_э = const и соответственно постоянном градиенте концентрации инжектированных носителей с увеличением напряжения на коллекторе U_КБ увеличивается ширина обедненной области l_p-n коллекторного перехода, что вызывает уменьшение ширины квазинейтрального объема базы W. Это, в свою очередь, влечет за собой уменьшение концентрации инжектированных носителей р_n(0) на границе эмиттерного перехода (так как градиент должен оставаться постоянным) (рис. 5.8). Поскольку концентрация инжектированных дырок на границе эмиттерного перехода р_n(0) = p₀·exp(U_ЭБ) определяется напряжением на эмиттере, то ее уменьшение возможно только при уменьшении напряжения U_ЭБ на эмиттере. Таким образом, если поставлено условие: J_э = const, , то при увеличении коллекторного напряжения U_КБ должно происходить уменьшение эмиттерного напряжения U_ЭБ.

Рис. 5.8. Влияние эффекта модуляции ширины базы БТ

на концентрацию неосновных носителей на границе

эмиттер – база

При постоянном напряжении на эмиттерном переходе U_ЭБ = const с увеличением U_КБ, то есть при уменьшение ширины квазинейтрального объема базы W, концентрация дырок у эмиттерного перехода остается неизменной р_n(0) = const. Тогда изменяется градиент концентрации инжектированных носителей , что эквивалентно изменению тока эмиттера J_э, в данном случае он увеличивается.

Следовательно, если одна из входных величин (J_э или U_ЭБ) задана, то вторая оказывается функцией коллекторного напряжения. Такое влияние называется внутренней обратной связью по напряжению.

Коэффициент обратной связи по напряжению в биполярном транзисторе в схеме с общей базой показывает, как изменится напряжение на эмиттерном переходе при единичном изменении напряжения на коллекторном переходе при условии, что ток эмиттера поддерживается постоянным .

5.5. Статические характеристики биполярных транзисторов

С точки зрения теории электрических цепей транзистор, имеющий три вывода, представляет собой трехполюсник. При включении трехполюсника один вывод является входным, другой – выходным, а третий вывод является общим. Поэтому трехполюсник можно представить как четырехполюсник (рис. 5.9), обозначив входной ток и входное напряжение индексом «1», а выходные ток и напряжение индексом «2». Одним семейством статических характеристик устанавливается связь между тремя из четырех величин. Одна из этих величин выбирается независимой переменной (аргументом), и величина ее откладывается по оси абсцисс. Вторая величина будет зависимой переменной (функцией), величина которой откладывается по оси ординат. Из оставшихся двух величин одну выбирают постоянной, другую оставляют свободной, т.е. не учитывают. Ряд кривых, полученных для различных постоянных значений третьей величины, называемой параметром, и будет представлять собой семейство статических вольт-амперных характеристик.

Рис. 5.9. Схема трехполюсника, включенного