1.3. Объёмное сопротивление базы транзистора

Для снижения интенсивности рекомбинации инжектированных из эмиттера неосновных носителей, базу транзистора изготовляют из слаболегированных полупроводников. Поэтому объемное сопротивление тела базы r_б имеет существенную величину (до 100 Ом). Ток базы, протекая через r_б приводит к снижению напряжения на эмиттерном переходе U_ЭБэфф=U_ЭБ − I_Б*r_б, что заметно влияет на работу транзистора.

Величина r_б определяется формулой: r_б ,

где - удельное сопротивление, - толщина базы.

1.4. Модуляция ширины базы транзистора

Ширина запирающего слоя коллекторного перехода при обратных смещениях определяется формулой: .

Tак как концентрация акцепторных примесей Na мала (база слаболегирована), то толщина d_к значительна и простирается в основном в область базы. С ростом обратного смещения U_КБ растет ширина запирающего слоя, а толщина базы W_Б уменьшается. Этот эффект называют модуляцией ширины базы или эффект Эрли.

Снижение W_Б ведет к увеличению градиента концентрации неосновных носителей в базе (рис. 6), что приводит к росту диффузионного тока I_Э. Для уменьшения I_Э до прежнего значения можно снизить прямое смещение U_ЭБ. Тогда n_э уменьшиться и градиент примет прежнее значение.

Таким образом, вследствие эффекта Эрли I_Э слабо зависит от U_КБ. Для сравнения

Рис. 6

степени влияния U_КБ и U_ЭБ на ток эмиттера используют коэффициент обратной связи по напряжению: , т.е. напряжениеU_КБ слабо влияет на ток I_Э и, следовательно, на ток I_К.

1.5. Коэффициенты передачи тока в схемах об и оэ

С учетом обратного тока коллектора I_КБО, ток коллектора: , где величинаназывается коэффициентом передачи тока эмиттера.

Величина характеризует работу транзистора в схеме с ОБ. В современных транзисторах.

Как показывают измерения, незначительно зависит от величины токаI_Э (рис.7).

Рис. 7

Переписывая выражение для тока I_К, получаем: .

Откуда .

Величина называется коэффициентом передачи тока базы и характеризует работу транзистора в схеме с ОЭ. В современных транзисторах 10. В отличие отвеличина β сильно зависит от тока эмиттера.

При активном инверсном режиме определяют также инверсные коэффициенты:

− для схемы с ОБ ,

− для схемы с ОЭ .

1.6. Статические характеристики транзисторов

Транзистор при включении по любой схеме может характеризоваться четырьмя семействами характеристик:

- входные характеристики I_вх = f (U_вх), U_вых – сonst;

- выходные характеристики I_вых = f (U_вых), I_вх – const;

- характеристики передачи то току I_вых = f (I_вх), U_вых – const (,);

- характеристики обратной связи по напряжению U_вх = f (U_вых), I_вх – const ().

Семейство входных характеристик транзистора p-n-p типа включенного по схеме с ОБ (I_Э =f (U_ЭБ); U_К − const), представлены на рис. 8.

Рис. 8

U_КБ − параметр семейства. ВАХ при U_КБ = 0 аналогична ВАХ диода, I_Э экспоненциально увеличивается при увеличении U_ЭБ.

Увеличение отрицательных значений U_КБ вызывает смещение кривых влево. Это связано с эффектом Эрли. С увеличением U_КБ при постоянном I_Э прямое напряжение на эмиттере U_ЭБ уменьшается.

Семейство выходных характеристик транзистора включенного по схеме с ОБ (I_К = f (U_КБ), I_Э −const), представлены рис. 9.

Рис. 9

Характерная особенность выходных сигналов характеристик – слабая зависимость I_К от U_КБ.

При I_Э = 0 и U_К < 0 в цепи коллектора протекает обратный ток I_КО, величина которого слабо зависит от U_КБ.

При I_Э > 0 и U_КБ = 0 ток I_К может достигать значительной величины (инжектированные носители переносятся через базу и доходят до коллектора за счет диффузии). При U_КБ > 0 характеристики сильно изгибаются (режим насыщения). Коллекторный переход включен в прямом направлении, возрастает ток инжекции из коллектора в базу, направленный встречно току экстракции коллектора, поэтому полный ток I_К уменьшается и достигает 0.

Семейство входных характеристик для транзистора включенного по схеме с ОЭ (I_Б= f (U_БЭ), U_КЭ −const) представлено на рис. 10.

Рис. 10

Характеристики аналогичны характеристикам с ОБ. Расположение характеристик определяется U_КЭ. Однако характеристики, снятые для больших значений U_КЭ располагаются справа от характеристики для U_КЭ = 0 (отличие от ВАХ для ОБ). Смещение характеристик вправо при увеличении связано с уменьшением общего количества неосновных носителей в базе, и, следовательно, с уменьшением количества рекомбинируемых носителей (эффект Эрли).

Семейство выходных характеристик для транзистора включенного по схеме с ОЭ (I_К = f (U_КЭ), I_Б − const) представлено на рис. 11.

Рис. 11

По сравнению с выходными характеристиками схемы ОБ выходные характеристики схемы ОЭ имеют больший наклон (выше крутизна). Это объясняется более сильной зависимостью коэффициента передачи тока базы от U_КЭ.

Начальные участки всех характеристик выходят из начала координат, т.к. при U_КЭ = 0 ток через коллекторный переход отсутствует.

Смещение характеристик вверх связано с увеличением при увеличении при постоянствеU_КЭ.