Материал: Tverdotila_elektronika

. (3.8)

Важливо запам’ятати, що за нормальної роботи БТ , і струм називається керованим колектором струмом . Ця назва зумовлена тим, що чим більше дірок інжектуються емітером у базу, тим їх більша кількість екстрагує до колектора. Отже, струм пропорційний до емітерного струму:

, (3.9)

де - статичний коефіцієнт передачі струму емітера. Оскільки , то .

З формули (3.9) випливає найважливіша властивість БТ: керування вихідним струмом можливе при зміні струму вхідного. У формулі (3.9) вважається, що , тому що електронний струм малий внаслідок слабкої легованості бази.

При деяких напругах на КП , коли в переході виникає явище пробою, коефіцієнт М зростає () і струм буде некерованим.

Через ввімкнений у зворотному напрямі КП протікає дрейфовий струм неосновних носіїв, який називається зворотним струмом колектора . Цей струм проходить від “+” джерела через базу, КП, колектор до “-”. Оскільки напрям цього струму збігається з напрямом керованого колекторного струму , то можна записати для повного колекторного струму БТ у схемі зі спільною базою в активному режимі

, (3.10)

де - некерована складова колекторного струму в ССБ.

З рисунка 3.4 випливає, що загальний струм бази дорівнює

. (3.11)

Струм емітера для транзистора можна знайти, враховуючи, що він має складові та . Додавши і віднявши величину , одержимо

. (3.12)

Враховуючи формули (3.10) та (3.11), з (3.12) нарешті одержимо вираз першого закону Кірхгофа для струмів електродів БТ у довільній схемі ввімкнення:

. (3.13)

З рівнянь (3.13) та (3.10) випливає

. (3.14)

Порівнюючи формули (3.11) та (3.14), можна зробити висновок, що рекомбінаційна складова струму бази

. (3.15)

В активному режимі , тобто напрям базового струму визначається рекомбінаційною складовою.

3.1.4 Вплив конструкції та режиму роботи транзистора на h21б

З формули (3.9) при випливає, що

. (3.16)

Оскільки у нормальному режимі роботи транзистора , то статичний коефіцієнт передачі струму емітера

. (3.17)

Для поліпшення керувальних властивостей БТ потрібно збільшувати і, отже, його співмножники та .

Ефективність емітера (коефіцієнт інжекції ) можна підвищити, як це випливає з (3.2), збільшенням і змен­шенням . Це досягається виконанням умови , про що йшлося у п. 3.1.1. При цьому діркова складова емітерного струму значно перевищує електро­нну , і коефіцієнт інжекції досягає величини .

З метою збільшення коефіцієнта перенесення треба згідно з формулою (3.7) зменшити активну ширину бази або збільшити дифузійну довжину . Величину можна збільшити за рахунок зменшення ймовірності рекомбінації дірок, що можна здійснити при слабкому легуванні бази донорними домішками ( мала). Зменшення до величини дозволяє отримати коефіцієнт перенесення = 0,995. На коефіцієнт впливає також співвідношення площ переходів . Чим більше це співвідношення , тим менше дірок розсіюється у базі і тим їх більша кількість потрапляє на КП.

Для сучасних БТ величина статичного коефіцієнта передачі струму емітера .

Значення коефіцієнта залежить також від струму емітера і від напруги .

Графік залежності показаний на рисунку 3.6. В області малих (ділянка I на рисунку 3.6) коефіцієнт інжекції значно менший від одиниці, бо , і більшість дірок, інжектованих через ЕП, рекомбінують у базі з електронами.

Рисунок 3.6 – Залежність від струму емітера

При збільшенні (ділянка II) дифузійні струми зростають швидше, ніж рекомбінаційні, і коефіцієнт перенесення зростає, збільшуючи . При великих струмах емітера (ділянка III) значно зростає інжекційна електронна складова струму емітера за рахунок електронів від джерела . Це приводить до зменшення частки діркового струму через ЕП, зменшується і, отже, коефіцієнт передачі транзистора .

Залежність визначається зміною (моду­ля­цією) товщини бази (рис. 3.7), а також лавинним множенням носіїв у КП під час пробою. При збільшенні товщина запірного шару КП збільшується в напрямі базової області, оскільки . Це супроводжується зменшенням активної ширини бази і, отже, збільшенням коефіцієнта перенесення за формулою (3.7). При деякій напрузі виникає пробій КП, лавинне помно­ження носіїв приводить до збільшення коефіцієнта М. Внаслідок цього, згідно з формулою (3.16), зростає і стає більшим за одиницю коефіцієнт передачі .

Рисунок 3.7 – Залежність від напруги колектора

3.1.5 Схема вмикання транзистора зі спільним емітером та спільним колектором

Схему БТ зі спільною базою докладно розглянуто у п 3.1.3. Розглянемо тепер особливості й основні кількісні співвідношення для схем зі спільним емітером (ССЕ) та спільним колектором (ССК).

Схема зі спільним емітером

БТ у названій схемі вмикання показано на рисунку 3.8 для випадку активного режиму. Фізичні процеси в транзисторі аналогічні до процесів у ССБ.

Під дією напруги в колі емітера протікає . У базі цей струм розгалужується. Основна його частина йде до колектора, створюючи керовану складову вихідного струму. Друга, менша частина струму , йде в коло бази, створюючи струм бази рекомбінації. Назустріч струму рекомбінації через базу протікає зворотний струм колектора . Таким чином, вираз (3.10) є справедливим і для цієї схеми. Але оскільки вхідним струмом в ССЕ є струм бази , то потрібно одержати залежність від . З цією метою у формулу (3.10) потрібно підставити значення з формули (3.13). Одержимо

,

звідки

. (3.18)

Уводячи позначення

, (3.19)

вираз (3.18) можна одержати у вигляді

. (3.20)

З формули (3.20) випливає, що у ССЕ струм колектора має керовану складову , що залежить від вхідного струму, і некеровану .

Рисунок 3.8 – Струми БТ у схемі зі спільним емітером