1. Принцип работы биполярного транзистора

Биполярный транзистор состоит из двух близкорасположенных p-n-переходов. Различают два типа структур биполярных транзисторов: n-p-n и p-n-p-типов.

Рассмотрим биполярный транзистор типа n-p-n.

Ц ентральная область транзистора называется базой ( ), к ней прилегают эмиттерная (Э) и коллекторная (К) области. Эмиттер легирует сильнее, чем коллектор. Его используют в режиме инжекции – впрыскивания неосновных носителей заряда. Поэтому он называется еще и по-другому – эмиттером, то есть, излучателем.

Назначение коллектора – в экстракции – в сборе неосновных носителей заряда.

Р-n-переход между эмиттером и базой называется эмиттерным, а между базой и коллектором – коллекторным.

Электроды (жирные линии на рисунке) создают омические контакты эмиттерной, базовой и коллекторной областей с соответствующими (металлическими) выводами.

На эмиттер для обеспечения режима инжекции подается прямое смещение , а на коллектор, работающий в режиме экстракции – обратное смещение .

Рассмотрим работу биполярного транзистора в схеме с общей базой, когда общая точка эмиттерной и коллекторной цепей соединена с базовым электродом.

Э лектроны из эмиттера инжектируются через понизившийся потенциальный барьер эмиттерного перехода в базу. Как и в обычном диоде внешнее смещение падает практически всё на эмиттерном переходе, а – на коллекторном переходе и на внешнем сопротивлении . Таким образом, электрическое поле в базе отсутствует, и электроны, инжектированные из эмиттера в базу диффундируют за счет градиента концентрации к коллекторному переходу.

Толщина базовой области w намного меньше диффузионной длины электронов в базе. Поэтому электроны доходят до коллекторного перехода, практически не рекомбинируя в базе.

Когда электроны, являющиеся в базе неосновными носителями, вследствие теплового хаотического движения попадают в область объемного заряда коллекторного перехода, они подхватываются ускоряющим полем p-n-перехода и перебрасываются в коллектор, где они становятся снова (как и в эмиттере) основными носителями. Таким образом, электронный ток эмиттерного перехода течет не через базовый вывод, а через коллектор, а затем через сопротивление нагрузки . Небольшая часть электронного потока (за счет рекомбинации) все же ответвляется в базовую цепь. Включение транзистора с общей базой позволяет получить усиление напряжения в выходной цепи транзистора (на сопротивлении нагрузки ) по сравнению с во входной цепи. Действительно, небольшое переменное напряжение на входе схемы существенно изменяет ток эмиттерного перехода. Этот ток, проходя по сопротивлению (выбранному достаточно большим) вызывает появление на нем напряжения, гораздо б льшего, чем . При этом соответственно увеличивается и мощность переменного тока, выделяющаяся в нагрузке, по сравнению с мощностью, потребляемой на входе транзистора.

Для того, чтобы при переменном токе коллекторный переход всегда оставался под обратным смещением (несмотря на протекание по сопротивлению тока), необходимо, чтобы напряжение батареи питания было достаточно велико (!).