Принцип работы

Каждый из p-n переходов транзистора может быть смещён либо в прямом (открытом), либо в обратном (закрытом) направлениях. Чтобы разобраться в этих явления, проведем следующий опыт. Рассмотрим схему, изображенную на рис. 3.

Рис. 3.

Положительный полюс батареи GB соединен (через лампочку) с коллектором, а отрицательный – с базой. При таком включении лампочка должна гореть, так как мы подаем на коллекторный p-n переход прямое, т.е. пропускное напряжение. В этом случае коллекторный p-n переход открыт, его сопротивление мало и через него течет прямой ток коллектора I_К.

Если поменять местами полюса, как показано на схеме, изображенной на рис. 4, то лампочка гореть не будет.

Рис. 4.

При таком включении батареи ее напряжение подавалось на коллекторный переход в обратном, непропускном направлении. В этом случае переход закрыт, его сопротивление велико и через него течет лишь небольшой обратный ток коллектора I_КБО.

Если провести аналогичный опыт с эмиттерным p-n переходом, результат будет тем же.

Теперь рассмотрим схему, изображенную на рис. 5.

Рис. 5.

Транзистор включён таким образом, что его эмиттерный переход смещён в прямом направлении (открыт), а коллекторный переход смещён в обратном направлении (закрыт). В n-p-n транзисторе электроны, основные носители тока в эмиттере, проходят через открытый переход эмиттер-база (инжектируются) в область базы. Часть этих электронов рекомбинирует с основными носителями заряда в базе (дырками). Однако, из-за того что базу делают очень тонкой и сравнительно слабо легированной, большая часть электронов, инжектированных из эмиттера, диффундирует в область коллектора. Сильное электрическое поле обратно смещённого коллекторного перехода захватывает неосновные носители из базы (электроны), и переносит их в коллектор (рис. 6).

Рис. 6.

Ток коллектора, таким образом, практически равен току эмиттера, за исключением небольшой потери на рекомбинацию в базе, которая и образует ток базы (I_Э=I_Б + I_К). Коэффициент α, связывающий ток эмиттера и ток коллектора (I_К = α I_Э) называется коэффициентом передачи тока эмиттера. Численное значение коэффициента α 0,9—0,999. Чем больше коэффициент, тем эффективней транзистор передаёт ток. Этот коэффициент мало зависит от напряжения коллектор-база и база-эмиттер. Поэтому в широком диапазоне рабочих напряжений ток коллектора пропорционален току базы, коэффициент пропорциональности равен β = α/(1 − α), от 10 до 1000. Если увеличить напряжение на базе, то в базе инжектируется еще больше электронов. В результате немного усилится ток базы, и значительно усилится ток коллектора. Таким образом, при небольшом изменении тока базы I_Б, сильно меняется ток коллектора I_К.

Таким образом, малым током базы можно управлять значительно большим током коллектора.