1.3. Экстракция носителей заряда через обратносмещенный кп
На КП двойная экстракция:
Если IЭ=0 (разорвана входная цепь), IК = IК0, обусловленному потоками 7 и 8 (основные носители заряда 5 и 6 высокий энергетический барьер преодолеть не могут – см. диаграмму энергетических уровней на рис. 2).
IК0 – тепловой ток КП. IК0 вреден, т.к. неуправляем, увеличивает рекомбинацию инжектированных носителей заряда в Б, увеличивает расход мощности источника, увеличивает температурный дрейф статических характеристик транзистора (особенно в схеме с общим эмиттером). Рост температуры приводит к сильному росту IК0 (по экспоненциальному закону);
Если IЭ >0, то IК = IК0 + IКp.
Для той части дырок из числа впрыснутых из Э в Б, которая не рекомбинируя дошла до КП, поле КП является ускоряющим, поэтому эти дырки идут через КП и создают ток IКp. IКp – управляемая часть IК.
Так происходит в большинстве случаев.
Но если на КП происходит умножение носителей заряда, то управляемая часть тока коллектора IК' не равна IКp. Тогда параметром этого процесса вводят коэффициент умножения δ (или M):
,
где α = γæδ – коэффициент передачи тока IЭ.
В общем случае IК = IК' + IК0 = γæδIЭ + IК0 = αIЭ + IК0 .
В большинстве случаев δ=1, тогда α = γæ, α<1, α ≈1, IК' = IКp и
IК = IКp + IК0,
[1] 7,8
где [1] – часть дырок потока 1, которая не рекомбинируя дошла до КП.
Определим ток базы IБ – ток через вывод базы.
IБ = IЭn + Ir – IК0 .
Ir -рекомбинационная составляющая тока базы Ir. Она образована через вывод базы электронами, подтекающими из внешней цепи для компенсации убыли тех электронов Б, которые прорекомбинировали с частью дырок потока 1 (рекомбинация может происходить в объеме, на поверхности и на выводе Б).
Т.к . Ir = IЭp – IКp ( IЭp = γIЭ, IКp = αIЭ, если δ=1),
то IБ = (1 – γ) IЭ + γIЭ – αIЭ – IК0 (1 – α)IЭ – IК0 .
То же самое можно получить, используя 1-й закон Кирхгофа:
IБ = IЭ – IК = IЭ – αIЭ – IК0 = (1 – α)IЭ – IК0 .
В активном режиме IК ≈ IЭ, IБ << IЭ.
2. Статические характеристики биполярного транзистора
Входные:
.
Выходные:
.
Характеристики прямой передачи:
.
Характеристики обратной связи:
.
Характеристики прямой передачи (управляющие) можно получить путем переноса точек из семейства выходных характеристик, а характеристики обратной связи – из семейства входных характеристик. Поэтому основное внимание уделяют рассмотрению основных семейств характеристик: входных и выходных.