Распределение концентрации неосновных носителей в диффузионном транзисторе

Рассмотрим одномерную модель p-n-p транзистора, пренебрегая толщиной p-n- переходов. На рис. 4 неравновесные концентрации показаны сплошными линиями, а равновесные – штриховыми.

В режиме отсечки (рис. 4 а) концентрация неосновных носителей на границах переходов практически равны нулю, оба перехода экстрагируют носители из прилегающих областей. Вследствие малой толщины базы концентрация электронов во всем объеме базы падает практически до нуля.

При нормальном включении (рис. 4 б) эмиттер инжектирует дырки в базу, одновременно происходит также небольшая инжекция электронов из базы в эмиттер. Коллекторный переход экстрагирует дырки из базы и электроны из объема коллектора. Распределение дырок в базе практически линейное: dp/dx=-p (0)/ w, где p (0) – концентрация дырок у эмиттерного перехода, w – ширина (толщина) базы. Соответственно,

I_К»I_Э=-eSD_p dp/dx=eSD_p p (0)/ w

где S – площадь сечения. В базе накапливается заряд неравновесных носителей

Q=eSw p (0)/2= I×t_D,

где t_D=w²/ (2 D_p) – среднее время диффузии дырок через базу.

При инверсном включении распределение концентраций – противоположное нормальному включению.

В режиме насыщения (рис. 4 в) примерное распределение концентрации в базе можно получить, складывая распределения для нормального и инверсного включения. В этом режиме каждый из переходов инжектирует носители в базу и в то же время собирает носители, дошедшие от другого перехода. В базе и коллекторе накапливается большой неравновесный заряд.

Распределение основных носителей повторяет распределение неосновных на уровне их равновесной концентрации, т.к. должно соблюдаться условие электронейтральности: p-p₀=n-n₀. Основные носители образуют как бы неподвижное облако, компенсирующее заряд неосновных носителей.