Содержание

1. Принцип действия биполярного транзистора.3

1.1. Инжекция носителей заряда через прямосмещённый эмиттерный переход.4

1.2. Диффузионное распространение инжектированных носителей заряда в базе от эмиттерного перехода к коллекторному переходу с одновременной рекомбинацией части их в области базы.6

1.3. Экстракция носителей заряда через обратносмещённый коллекторный переход.9

2. Статические характеристикибиполярного транзистора.10

2.1. Статические характеристики транзистора в схеме с общей базой.11

2.2. Статические характеристики транзистора в схеме с общим эмиттером.20

Литература.33

1. Принцип действия биполярного транзистора

Рассмотрим бездрейфовый транзистор p-n-p-типа, включенный по схеме с общей базой (ОБ).

Рис. 1. Схема включения транзистора с ОБ

На рис. 1 большими кружками обозначены основные носители заряда в эмиттере (Э), базе (Б), коллекторе (К), маленькими кружочками – неосновные носители заряда.

Различают следующие режимы работы транзистора:

Активный режим (А.Р.) – эмиттерный переход (ЭП) включён в прямом направлении (Uэп>0), коллекторный переход (КП) в обратном направлении (Uкп<0). Самый распространённый режим работы транзистора.

Режим отсечки – ЭП и КП включены в обратном направлении, все токи малы, это соответствует запертому состоянию транзистора.

Режим насыщения (Р.Н.) – ЭП и КП включены в прямом направлении, это соответствует отпертому состоянию транзистора.

Запертое и отпертое состояния транзистора используются в ключевых устройствах. При переходе из одного устойчивого состояния (из запертого в отпертое и наоборот) используется и А.Р.

Инверсный режим – ЭП включён в обратном направлении (Uэп<0), а коллекторный переход в прямом (Uкп>0).

На рис.1 ЭП включен в прямом направлении, КП – в обратном, что соответствует А.Р.

Рассмотрим основные рабочие процессы в транзисторе.

1.1. Инжекция носителей заряда через прямосмещенный эп

При прямом включении ЭП через пониженный по высоте барьер (рис. 2) идут основные носители заряда 1 и 2, создающие ток диффузии. Неосновные носители заряда 3 и 4 тоже идут через ЭП, т.к. поле в переходе является для них ускоряющим, и создают ток дрейфа I_Э0. Ток дрейфа I_Э0 значительно (на много порядков) меньше тока диффузии, поэтому ток через эмиттерный переход I_Э практически можно считать равным току диффузии, то есть .

(1) (2)

Дырочная составляющая эмиттерного тока I_Эp, образованная дырками

потока 1, впрыснутыми из эмиттера в базу, является полезной, от ее величины зависит выходной ток – ток коллектора I_К. Ее стараются увеличить.

Рис. 2. Диаграмма энергетических уровней биполярного транзистора

p-n-p-типа в активном режиме

Электронная составляющая эмиттерного тока I_Эn, образованная электронами потока 2, впрыснутыми из базы в эмиттер, является бесполезной, даже вредной (чем больше электронов в базе, тем больше рекомбинация их с дырками потока 1, впрыснутыми из эмиттера, тем меньше дырок потока 1 дойдет до КП, тем меньше I_К; кроме того, I_Эn требует расхода мощности от источника питания во входной цепи). Ее стараются уменьшить.

Параметром этого процесса является - коэффициент инжекции, эффективность эмиттера:

.

Для увеличения  обычно берут резко несимметричный p-n-переход (удельная электропроводность эмиттера _Э берется значительно больше удельной электропроводности базы, т.е. Э значительно сильнее легируют примесями по сравнению с Б).

Дырочная составляющая тока эмиттера I_Эp = I_Э, а электронная составляющая тока эмиттера I_Эn = I_Э – I_Эр = I_Э -I_Э = (1-)I_Э .