Физические основы работы транзистора

Транзистор или полупроводниковый триод имеет два p - n перехода. Транзисторы бывают двух типов: p-n-p – транзисторы (рис.3, а)и n-p-n – транзисторы (рис.3, б). Физические процессы, протекающие в обоих типах транзисторов, аналогичны. Средняя часть транзистора называется базой Б и выполняет роль сетки, крайние части называются эмиттером Э и коллектором К, причем эмиттер играет роль катода, а коллектор – анода.

а) б)

Рис.3

Рассмотрим физические основы действия транзисторов на примере транзистора p-n-p – типа.

Внешние источники постоянного тока подключаются к транзистору таким образом, чтобы переход эмиттер – база работал в прямом направлении (рис.4) (напряжение ), а переход база – коллектор – в обратном (напряжение ). При таком включении источников напряжения через эмиттерный переход идет прямой ток, образованный потоком дырок из эмиттера в базу и встречным потоком электронов :

Так как концентрация дырок в эмиттере во много раз больше концентрации электронов в базе, то >> . Следовательно, эмиттерный ток обусловлен в основном переходом дырок в область базы и

Обычно при изготовлении транзисторов область базы делают очень тонкой (около 20 мкм), поэтому большинство дырок свободно проходит на коллектор. Напряжение на коллекторном переходе является для дырок ускоряющим, следовательно, коллекторный ток увеличивается.

Малая часть дырок, попав в базу, рекомбинирует (соединяется) с электронами, образуя ток базы . Таким образом, коллекторный ток образуется потоком дырок, перешедших из эмиттера в базу и не участвующих в процессе рекомбинации, т.е.

. (1)

Из формулы (1) видно, что сила коллекторного тока зависит от силы эмиттерного тока. Свойство транзистора создавать большой ток в цепи коллектора при небольших изменениях силы тока в цепи базы позволяет использовать его в качестве усилителя тока и напряжения.

Описанная схема включения транзистора называется схемой с общей базой, так как база в этом случае является общим электродом для входной и выходной цепей транзистора.

Существуют также схемы включения транзистора с общим эмиттером и общим коллектором. В схеме с общим эмиттером (рис.5) входное напряжение подается между эмиттером и базой, а источник питания коллектора включается между эмиттером и коллектором. В этом случае входным током является малый ток базы, а выходным – ток коллектора.