Принцип действия биполярного транзистора

Комбинация двух близко расположенных друг к другу р-n -переходов представляет собой биполярный транзистор. Два р-n -перехода разделяют такую структуру на три области, которые называются: эмиттер, база, коллектор (рис.1). Соответственно р-n -переходы получили название: база-коллекторный р-n -переход и база-эмиттерный р-n -переход.

В зависимости от примесей в этих областях различают транзисторы nрn -типа и рnр -типа.

Будем рассматривать транзистор nрn -типа. При работе с транзистором базо-эмиттерный (БЭ) переход смещается в прямом направлении, базо-коллекторный переход (БК) смещается в обратном направлении. Подобная схема включения называется схемой с общей базой (ОБ), так как питающие напряжения подаются относительно базы.

При прямом смещении эмиттерный ток Jэ через БЭ переход в силу N_э >> N_к определяется в основном электронной компонентой. Поэтому говорят, что происходит впрыскивание – инжекция электронов из эмиттера в базу. Попав в базу, электроны становятся в ней неосновными носителями заряда.

Попав в базу, электроны движутся через нее к БК переходу. Электроны в базе будут двигаться к БК переходу за счет диффузии – диффундируют в базе.

Толщину базы w (рис.7.1) делают значительно меньше диффузионной длины электронов в базе:

w < L_nБ.

Большая часть электронов, инжектированных из эмиттера в базу, достигает БК перехода и перебрасывается в коллектор. Возникает ток коллектора Jк.

Ток базы J_Б обусловлен двумя компонентами:

1. Током основных носителей базы – дырок через прямо смещенный эмиттерный переход. Так как концентрация доноров в эмиттере Nэ >> N_Б – концентрации акцепторов в базе, то ток дырок из базы в эмиттер очень маленький.

2. Ток за счет рекомбинации дырок и электронов в базе. Поскольку w < L_nБ, то подавляющая часть электронов за время своей жизни успевает достигнуть коллекторного перехода и перейти в коллектор. Лишь очень небольшая часть электронов успеет прорекомбинировать с дырками базы. Потеря этих дырок и приводит к возникновению этой компоненты J_Б, компенсирующей их убыль.

Обе компоненты базового тока очень малы, поэтому мал и сам ток J_Б. Согласно закона Кирхгофа

Jэ = J_Б + Jк

и в силу малости J_Б можно записать, что

Jэ» Jк.

Вводят коэффициент усиления биполярного транзистора для нормального включения a_N, который определяет связь между токами на выводах транзистора в активном режиме:

J_К = a_NJ_Э и J_Б = (1- a_N)J_Э

Дата добавления: 2015-07-25