Зонная диаграмма бездрейфового биполярного транзистора в состоянии термодинамического равновесия

ЗОННЫЕ ДИАГРАММЫ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА

В биполярных транзисторах существует два механизма переноса носителей заряда через базу: диффузии и электрического дрейфа. В активном режиме работы в базе любого транзистора имеется градиент концентрации неосновных носителей заряда, поэтому все транзисторы являются диффузионными. Встроенное в базу электрическое поле есть только у транзисторов с неравномерной концентрацией примесей в базе. Такие транзисторы называется дрейфовыми. Они, как правило, имеют большее быстродействие и лучшие частотные свойства за счет более быстрого пролета неосновных носителей через базу.

Зонная диаграмма бездрейфового биполярного транзистора n - p - n - типа в состоянии термодинамического равновесия приведена на рис.8. Она представляет собой два невырожденных несимметричных p - n - гомоперехода (все области имеют одинаковую ширину запрещенной зоны D W, одинаковую энергию сродства к электрону Р _с и одинаковую диэлектрическую проницаемость ε). Области эмиттера, базы и коллектора различаются типом и концентрацией примесей. Типичные значения концентрации примесей составляют: в эмиттере донорных N _d~2·10¹⁷ [1/см³], в базе акцепторных N _a~10¹⁵[1/см³] и коллекторе N _d~10¹⁷ [1/см³]. Толщина р - n - перехода определяется по формуле , где φ – контактная разность потенциалов. С учетом существенной разницы концентрации примесей полагают, что практически вся обедненная носителями заряда область эмиттерного и коллекторного переходов располагается в низколегированной базе.

В состоянии термодинамического равновесия в эмиттерном и коллекторном переходах выполняется принцип детального равновесия: электронный и дырочный токи равны нулю и общий ток через каждый переход равен нулю.