71

3. Биполярные транзисторы (bt)

1. Устройство и принцип действия бт

1.1. Устройство транзистора

Всегда

; (1.1.1)

. (1.1.2)

Обычно

(нет симметрии).

1.2. Принцип действия

Нормальный режим: , .

Через открытый эмиттерный переход электроны инжектируются из эмиттера в базу , дырки — из базы в эмиттер .

Из условия (1.1.2): .

Благодаря условию (1.1.1) большая часть электронов пролетает базу, не успев рекомбинировать. Для этих электронов коллекторный переход — потенциальная яма, поэтому все они попадают в коллектор и создают ток в цепи коллектора. При :

, где — коэффициент передачи эмиттерного тока.

Транзисторный эффект — взаимодействие двух близкорасположенных р-п переходов — неосновные носители инжектируются в базу через один переход (эмиттерный) и собираются другим (коллекторным).

Если , транзисторного эффекта нет: получим просто 2 диода ().

В нормальном режиме выходной ток (коллектора) почти равен входному току (эмиттера). Но коллекторный ток почти не зависит от напряжения . Его можно пропустить через большое сопротивление и получить усиление по напряжению.

Если входной электрод — база, а выходной — коллектор, то входной ток ;

, где — коэффициент усиления базового тока.

1.3. Разновидности транзисторов

По типу проводимости транзисторы делятся на п-р-п и р-п-р.

По механизму переноса неосновных носителей через базу:

бездрейфовые (диффузионные) — диффузионный механизм переноса;

дрейфовые — диффузионный и дрейфовый механизмы переноса

По способу изготовления и конструкции:

сплавные, диффузионные, планарные (интегральные).

Тип транзистора	Средняя концентрация примеси, см-3			Толщина слоя, мкм
	Эмиттер	База	Коллектор	Эмиттер	База	Коллектор
Сплавной бездрейфовый	(1-5)∙1018	(0,5-2)∙1015	(1-5)∙1018	10 - 50	20 - 30	10 - 50
Диффузионный дрейфовый	(1-3)∙1019	(0,5-2)∙1017	n ∙1016; n+ ∙1018	0,5 – 1,5	0,5 – 1,5	n - 10 – 20; n+ - 50 - 200
Планарный дрейфовый	(1-8)∙1020	(1-5)∙1018	n ∙1016; n+ ∙1019	0,2 – 0,5	0,1 – 0,3	n – 0,5 – 2; n+ - 0,5 – 1

1.4. Режимы работы транзистора

Вначале будут рассмотрены бездрейфовые транзисторы

(или транзисторы в бездрейфовом приближении).

1.5. Нормальный режим работы транзистора

Распределения неосновных носителей заряда ().

;

;

− коэффициент переноса (вероятность пролета электронов через базу без рекомбинации).

− эффектив-ность эмиттера (доля электронного тока в полном токе через эмиттерный переход).

; .

Для повышения следует уменьшать отношение .

Для повышения следует уменьшать отношение .

Если в нормальном активном режиме , то к электронному току коллектора нужно добавить собственный ток обратно-смещенного коллекторного р-п перехода

.