31

Бп транзисторы. Биполярные транзисторы.

Определение: Биполярным транзистором называется электропреобразовательный прибор обычно с двумя взаимодействующими p-n переходами и тремя и более выводами.

С хема устройства биполярного транзистора выглядит следующим образом:

Здесь представлена структура n-p-n - в ней основные носители электроны, а в структуре p-n-p - основными носителями являются дырки. Слева расположен эмиттер (источник носителей) далее идет база (управление движением носителей) и справа коллектор (область в которую переходят носители).

Переход между эмиттером и базой называется эмиттерным переходом (ЭП)

Переход между базой и коллектором называется коллекторным переходом (КП)

Схемы включения.

О бщий Эмиттер (ОЭ) – основная схема усиления (усиливает ток, усиливает напряжение и усиливает мощность).

О бщая База (ОБ) – используется в широкополосных усилителях (усиливает напряжение лучше чем ОЭ, усиливает мощность, но не усиливает ток).

О бщий коллектор (ОК) – называется эмиттерный повторитель. Усиливает ток, усиливает мощность, но не усиливает напряжение. Используется для соглосования входных и выходных сопротивлений

Режимы работы БТ

Независимо от схемы включения транзистор может работать в четырех режимах:

1. Нормальный – активный:

2. Режим насыщения:

3. Режим отсечки:

4. Инверсный режим:

Технологическая структура транзистора.

Здесь следует обратить внимание на две области: активная база и пассивная база.

Энергетическая диаграмма бт и общий принцип действия

Р авновесная диаграмма:

E_Ф – Уровень Ферми

W_Б – Физическая толщина базы

qφ – Энергетические барьеры

E_N – Зона проводимости

E_B – Зона валентная

Диаграмма активного режима :

Токи в транзисторе.

Токи показаны на рисунке:

- ток электронов, - ток дырок, - ток рекомбинации

- электронный ток коллектора, - обратный ток коллектора, состоит из тока генерации, теплового и утечек.

Для характеристики качества транзисторов и проведения расчетов схем вводят коэффициенты:

- коэффициент инжекции

- коэффициент переноса (передачи базы).

- статический коэффициент передачи тока эмиттера.

Полный ток коллектора:

Аналогично введен коэффициент

Пренебрегая обратным током коллектора, можно легко получить:

Процессы в эмиттерном переходе и базе. Распределение носителей в базе.

1 . Активный режим.

(7)

это ток в базе

Пренебрегая рекомбинацией можно считать I_n = Const.

На левой границе (x = 0)

(8)

На правой границе вследствие экстракции концентрация пренебрежимо мала

(8)

Распределение дырок в эмиттере определяется теми же формулами, что и для электронов.

2. Инверсный режим.

В сё то же, но наоборот. Концентрация дырок больше, чем концентрация электронов.

Изгиб кривой идет в другую сторону, т.к. движение электронов направлено против встроенного поля.

3 .Режим насыщения.

Концентрация носителей в базе определяется инжекцией через оба перехода. Кривая равна сумме предыдущих кривых

Обращаем внимание на то, что движение электронов в базе имеет диффузионный характер при равномерном ее легировании. В случае дрейфовой базы и неравномерного легирования (у эмиттера на 2 порядка выше) движение имеет смешанный характер. На рисунках показаны кривые распределения электронов при равномерном легировании (без дрейфа) сплошной линией, и в случае дрейфа пунктирной линией. Кривизна определяется из уравнения (7) и условия равенства 0 концентрации электронов на правой границе перехода. Видно, что для обеспечения одного и того же потока электронов в случае бездрейфового транзистора требуется больший уровень инжекции на левой границе.