Принцип работы транзистора

Из рисунка видно, что к эмиттерному P-N- переходу приложено прямое (эмиттерное) напряжение U_Э, а к коллекторному переходу- обратное (коллекторное) напряжение Uк, обычно значительно больше U_Э. Если замкнуть ключи S₁ и S₂, то через эмиттерный P-N- переход потечет прямой ток, создаваемый встречным движением основных носителей тока- дырок эмиттера и электронов базы (на рис. дырки показаны светлыми кружочками, а электроны- темными): (U_Э)-S₁-PmA₁-(переход Э-Б)-PmA₂-S₂-(-U_Э). При разомкнутом положении ключа S₁ и замкнутом положении ключей S₂ и S₃ по цепи (+U_К)-S₁-PmA₁-(переход Б-К)-PmA₂-S₂-(-U_К) пройдет незначительный обратный ток, вызванный направленным движением неосновных носителей тока- дырок из базы и электронов из коллектора. Из этого видно, что участки эмиттер- база и база- коллектор ведут себя как обычные полупроводниковые диоды. Теперь замкнем все три ключа. К эмиттерному P-N- переходу приложено прямое напряжение, под действием кокторого его сопротивление резко уменьшается, в следствии чего через P-N- переход проходит прямой ток, обусловленный перемещением дырок из эмиттера в базу и электронов из базы в эмиттер. Если бы концентрации дырок в эмиттере и базе были бы одинаковыми, то прямой ток через эмиттерный переход создавался бы встречным перемещением одинакового числа дырок и электронов, что обусловило бы большую силу тока базы Iб. Но в транзисторах, как это было указано выше, концентрация носителей тока в эмиттере значительно больше, чем в базе. Следовательно, число дырок, поступающих из эмиттера в базу, во много раз превышает число электронов, движущихся во встречном направлении. Поэтому, почти весь ток через эмиттерный P-N- переход обусловлен дырками. Дырки, попав в базу, для которой они являются неосновными носителями тока, начинают рекомбинировать с электронами, образуя нейтральные атомы. Так как процесс рекомбинации происходит не мгновенно (для этого требуется время, хотя и незначительное), то почти все дырки (90-95%) успевают пройти пройти через тонкий слой базы и достигнуть коллекторного P-N- перехода прежде, чем произойдет рекомбинация. Пройдя к коллектору, дырки начинают испытывать действие электрического поля, созданного напряжением Uк, являющегося для дырок ускоряющим, как неосновных носителей тока N- полупроводника, поэтому они быстро двигаются из базы в коллектор, резко уменьшая сопротивление коллекторного перехода. В дальнейшем, дырки непрерывно поступают из эмиттера в коллектор, образуя электрический ток через транзистор по следующей цепи: (+U_К)-(-U_Э)-S₁-PmA₁-(Э-Б-К)-R_K- PmA₃-S₃-(-Uк). Незначительное число дырок и электронов образуют небольшой ток базы Iб. Этот ток образуется в следствии того, что в базу вместо исчезнувших при рекомбинации электронов входят от источника тока U_Э все новые и новые электроны. Следовательно, в цепи базы (+U_Э)-S₁-PmA₁-(Э-Б)-PmA₂-S₂-(-U_Э) ток создается не движением дырок, а движением электронов, поступающих в базу от источника питания и рекомбинирующих в базе с небольшой частью дырок. Таким образом, ток эмиттера, измеряемый прибором PmA₁, равен сумме токов базы и коллектора, измеряемых соответственно приборами PmA₂ и PmA₃, т.е. Iб=Iэ+Iк.

Принцип действия транзисторов типа N-P-N аналогичен транзисторам типа P-N-P. Отличие состоит в том, что база имеет дырочную проводимость и в нее из эмиттера поступают электроны. Кроме того, к этим транзисторам подводится напряжение противоположной полярности. Процесс введения основных носителей тока из эмиттера в базу называют инъекцией или инжекцией.