Билет 49. Биполярный транзистор. Режимы работы биполярного транзистора при схеме включения с Общей Базой.

Биполярный транзистор представляет собой трехслойную полупроводниковую структуру с чередующимся типом проводимости слоев (p-n-p или n-p-n).

Основным структурным элементом биполярного транзистора является p-n переход. Область транзистора, основным назначением которой является инжекция носителей заряда в базу, называется эмиттером, а соответствующий p-n переход - эмиттерным. Область транзистора, назначением которой является экстракция носителей заряда из базы называется коллектором, а соответствующий p-n переход – коллекторным. Базой называют область транзистора, расположенную между двумя p-n переходами.

Схема включения с общей базой. Любая схема включения транзистора характеризуется двумя основными показателями:

- коэффициент усиления по току Iвых/Iвх (для схемы с общей базой Iвых/Iвх=Iк/Iэ=α [α<1])

- входное сопротивление Rвхб=Uвх/Iвх=Uбэ/Iэ.

Входное сопротивление для схемы с общей базой мало и составляет десятки Ом, так как входная цепь транзистора при этом представляет собой открытый эмиттерный переход транзистора. Недостатки схемы с общей базой:

Схема не усиливает ток α<1

Малое входное сопротивление

Два разных источника напряжения для питания.

Достоинства – хорошие температурные и частотные свойства.

Билет 50. Биполярный транзистор. Эффект Эрли.

Биполярным транзистором называется электропреобразовательный полупроводниковый прибор, имеющий в своей структуре два взаимодействующих p-n-перехода и три внешних вывода, и предназначенный, в частности, для усиления электрических сигналов. Термин “биполярный” подчеркивает тот факт, что принцип работы прибора основан на взаимодействии с электрическим полем частиц, имеющих как положительный, так и отрицательный заряд, - дырок и электронов. В дальнейшем для краткости будем его называть просто - транзистором. Как видно из рисунка, транзистор имеет три области полупроводника, называемые его электродами, причем две крайние области имеют одинаковый тип проводимости, а средняя область - противоположный. Одна из крайних областей транзистора, имеющая наименьшие размеры, называется эмиттером (Э). Она предназначена для создания сильного потока основных носителей заряда (в данном случае электронов), пронизывающего всю структуру прибора (см. рис 3.1). Поэтому эмиттер характеризуется очень высокой степенью легирования (NDЭ = 10¹⁹ – 10²⁰ см^-3 ). Другая крайняя область транзистора, называемая коллектором (К), предназначена для собирания потока носителей, эмиттируемых эмиттером. Поэтому коллектор имеет наибольшие размеры среди областей транзистора. Легируется коллектор значительно слабее эмиттера. Средняя область транзистора называется базой (Б). Она предназначена для управления потоком носителей, движущихся из эмиттера в коллектор. Для уменьшения потерь электронов на рекомбинацию с дырками в базе ее ширина W_Б делается очень маленькой (W_Б<< Ln), а степень легирования - очень низкой - на 3...4 порядка ниже, чем у эмиттера (N АБ<<N DЭ). Между электродами транзистора образуются p-n-переходы. Переход, разделяющий эмиттер и базу, называется эмиттерным переходом (ЭП), а переход, разделяющий базу и коллектор, - коллекторным переходом (КП). С учетом резкой асимметрии эмиттерного перехода (N DЭ >>N АБ) он характеризуется односторонней инжекцией: поток электронов, инжектируемых из эмиттера в базу, значительно превосходит встречный поток дырок, инжектируемых из базы в эмиттер.

Эффект Эрли Ток связи перестает зависеть от обратных напряжений при | uКП| >> uТ = 26 мВ. Однако реально такая зависимость существует, так как при увеличении обратных напряжений ширина n-p- переходов увеличивается, а ширина базы уменьшается. Зависимость ширины базы от величины обратного напряжения на коллекторе называется эффектом модуляции ширины базы или эффектом Эрли. (Аналогичный эффект в эмиттерном переходе интереса не представляет, так как на эмиттерный переход не подают больших обратных напряжений). На рис 3.12 показаны два распределения n(x) электронов в базе при двух значениях обратного напряжения на коллекторном переходе. Видно, что при uКП = uКП2 ширина базы уменьшилась на величину D WБ. При этом увеличился градиент концентрации электронов и, следовательно, увеличился и ток связи, являющийся диффузионным. Как следует из рис. 3.12, большему обратному напряжению uКП2 соответствует больший ток связи iЭ-К а, следовательно, и большие токи iЭ и iК. Однако данный эффект в сотни раз слабее, чем влияние прямых напряжений на переходах, и часто не учитывается, или учитывается приближенно. Для учета эффекта Эрли уточняют формулу (3.6) теплового тока транзистора I 0, принимая: где I0 - ток, определенный без учета эффекта Эрли по формуле (3.6), uА - напряжение Эрли - параметр транзистора, характеризующий величину эффекта Эрли. Обычно uА составляет десятки вольт и более.