2015-02-27
632
Рассмотрим работу транзистора р-n-р типа.
В цепь между базой и коллектором транзистора включено в проводящем (прямом) направлении напряжение Е (1…2 В). Вследствие этого потенциальный барьер эмиттерного перехода снизится на величину Е э: U эб =φ − Е э. Действие барьера ослабляется и «дырки», обладающие большими скоростями, могут переходить через p-n переход в базовую область, создавая ток эмиттерного перехода i э. Этот процесс называется инжекцией дырок.
Одновременно происходит переход электронов из базы в эмиттер. Однако при выборе значительно меньшей концентрации носителей тока в базе, этот встречный поток электронов оказывается намного меньше потока дырок, и обратный ток эмиттера i обр мал..
Инжектирование в базу дырки в результате диффузии направляются к коллектору за счет перепада плотности дырок по длине базы. Диффузия происходит в течении конечного времени при отсутствии электрического поля.
За время диффузии часть дырок рекомбинирует с электронами, приходящими в базу через базовый вывод от источника Е э, и образует базовый ток i Б. В цепь между базой и коллектором включено напряжение Е к, смещающее коллекторный переход в запирающем (непроводящем) направлении и увеличивающее потенциальный барьер коллекторного перехода. Величину напряжения Е к выбирают порядка 5…20 В.
|
|
|
Дырки, попавшие в базу из эмиттера и равномерно распределившиеся по объему базы, подхватываются полем коллекторного перехода, которое является для них ускоряющим, и втягиваются в коллектор. Этот процесс называется экстракцией дырок (рисунок 1.36). Эти дырки образуют коллекторный ток i к. В области контакта коллектора с внешней цепью дырки рекомбинируют с электронами, подходящими из внешней цепи от источника питания Е к. Цепь тока оказывается замкнутой.
Из рассмотрения процессов видно, что:
i э = i б + i к.
Для увеличения коллекторного тока i к величину базового тока i Б стремятся сделать как можно меньше. В современных транзисторах удается получить i Б ≈ (0,05…0,1) i э путем снижения ширины области базы. Тогда i к ≈ (0,95…0,9) i э.
а
б
Рисунок 1.36 – Физические процессы в p-n-р транзисторе:
а – структура транзистора; б – распределение потенциалов.
Отношение коллекторного тока к эмиттерному называется коэффициентом передачи тока транзистора:α = i к / i э = 0,95...0,99.
Таким образом, токи в транзисторе связаны следующими соотношениями: I к = α i э; I Б = (1 − α) i э;
Если в цепь между базой и коллектором ввести переменное напряжение Е г небольшой величины (Е г < Е э), то количество инжектированных дырок, то есть ток i э будет меняться вследствие изменения высоты потенциального барьера. Если в цепь между коллектором ввести еще сопротивление R н (смотри рисунок), то изменение эмиттерного тока i э приведет к изменению коллекторного тока i к приблизительно в тех же пределах.
|
|
|
Так как сопротивление коллекторной цепи велико (коллекторный переход смещен в обратном направлении), то протекание по этой цепи изменяющегося и значительного по величине тока i к позволяет получить в усилителе на транзисторе усиление по напряжению и мощности.
Работа транзистора n-p-n типа происходит аналогично работе
транзистора p-n-p типа. В этом случае носителями тока являются электроны, и полярность внешних источников напряжений меняется на противоположную.
