promel (Электроника учебник), страница 13

(1.20) )Келательно, чтобы величина коэффициента 6 как можно меныпе отличалась от единицы. Способы приближения к единице коэффициента 6 направлены на сокращение потерь дырок в базе за счет актов Рекомбинации. Это достигается увеличением времени жизни дырок базе и сокращением времени их нахождения в базе. Сокращенпе базовог времени нахождения дырок в базе связано с уменьшением толщины оного слоя !о н увеличением скорости их прохождения через базу. путем со, д е используется в так называемых дренфовых транзисторах коэ у м создания в слое базы ускоряю его поля.

Типовые значения ффщ!пента 6 для транзисторов лежат в пределах 0,96 — 0,996. ~зложенное позволяет уяснить и роль коллекторного р-и-переРедназпаченного для перевода дырок, достигших этого перев коллекторную область (рис. 1.22, в). таил орный ток транзистора )„, обусловленный дырочной сооц „"ющей ~нр (Рнс. 1. 22, а), связан с током эмнттера (н к о э ф ф игом передачи тока оп 1э Р11э' ((.2! Умножив числитель и знаменатель равенства (!.2!) на 1„„полу чим ~эр ~э р к = — — = "(6, ~э !эр (! 22) 4в Следовательно, коэффициент а тем ближе к (, чем меньше отличаются от ! коэффициенты у и 6. Способы приближения к 1 коэффицн ента а связаны со способами увеличения коэффициентов у и 6 (увели ченис разности концентраций основных носителей заряда в слоях амит тера и базы, увеличснис времени жизни дырок в базе, уменьшени ширины базового слоя, создание ускоряющего поля в слое базы), Наличие коллекторного перехода, включснного в обратном нап равлении, приводит к появлению дополнительной неуправляемо составляющей тока коллектора, обус р л, и л р ловленной протеканием о б р а т н о г о т о к а коллекторного пере хода 1эр (рис.

!.22, а). Как извести ,2'Р (см. э !.2), обратный ток создаетс .эрр ы + гэп — дрейфом нсосновных носителей за 1 ряда из близлежащих областей о р ! рр ратно включенного р-и-перехода, 1б данном случае концентрациями ды рок рэ, в базе и электронов прэ коллекторе (см. рис. !.2(, б). По скольку концентрации неосновны носителей заряда зависят от темпе ратуры, величина обратного ток также зависит от нее, поэтому это ток часто называют т е п л о в ы м. От величины тока эмиттер ток 1„ие зависит.

На рис. !.23 дана наглядная картина протекани токов через транзистор в рассматриваемой схеме. В соответствии с изложенным ток эмиттера 1, равен сумме дыро ' ной 1,„и электронной 1,„составляющих: 1э = 1,р + 1„. Ток ко лектора 1„состоит из дырочной составляющей 1„„и теплового то 1„, (1„= 1,„+ 1ээ). Ток базы 1з ранен алгебраической сумме эле' тронной составляющей тока эмиттера 1мн рскомбинационной дыро ной составляющей 1в и теплового тока 1рэ (1з = 1„+ 1 — 1э,!. У и ра в ля ю щ ее с в о й с та о транзистора, характсризующе изменение выходного (коллекторного) тока 1„под действием подвод мого входного тока 1, (или напряжения (1,), обусловливается измен, нием дырочной составляющей коллекторного тока 1эр за счет измен ния дырочной составляющей эмиттсрного тока 1, (рис.

!.23). Таким о разом, принцип действия биполярного транзистора основан на со дании т р а н з и т и о г о (проходящего) потока носителей заряд из эмиттера в коллектор через базу и управлении коллекторным (вь ходным) током за счет изменения эмиттериого (входного) тока. Сл довательно, биполярный транзистор управляется током. - возное соотношение для токов транзистора Основн первом ому закону Кирхгофа: /,=/,.1 С учетом теплового тока /„, и соотношения (1.21) но выразить через /,: /н = е/е + /„е, /б (1 е) /э /н е составляется по (1 2З) ТОКИ /и И /б МОЖ (1,24) (! .25) Статические волбт-ажнерньсе характеристика транзистора Рис.

!. 24. Схема еилюченни транзистера с общей баней (схеме ОБ) При использовании тРанзистоРов в Различных схемах пРедстав- „ют практический интерес зависимости напряжения и тока входной цепи (входные вольтамперные характеристики) и выходной пепи (выходные или коллекторные вольтамперные хара ктер и с т и к и). Эти характеристики мо- р/( о тут быть записаны аналитически или построены графически. Последний спо- / /,11 1!а/л / з соб наиболее прост и наюиден, поэтому он нашел преобладающее применение. + 1(/-а//))ч/ Вольт-ампеРные хаРактеРистики сни- г/ В )!Б ле мают при относительно медленных изменениях тока и напряжения (по по- /т~ стоянному току), в связи с чем их на- Б зывают статическими. Вид характеристик зависит от способа включения транзистора. Существуют три способа включения транзистора: с общей б аз ой (ОБ), общим эмиттером (ОЭ)и общим коллекто- Р о и (ОК).

О способе включения с общей базой говорилось прн рассмотрении принципа действия транзистора. Различие в способах включения зависит оттого, какой из выводов транзистора являе"ся общим для входной и выходной цепей, В схеме ОБ общей точкой вхо и " одной и выходной цепей является база, в схеме ОЭ вЂ” эмиттер, в схеме ОК вЂ” коллектор. В сил мих ОЭ и си чу того, что статические характеристики транзистора в схетеристнк ОЭ или ОК примерно одинаковы, далее рассматриваются харак- Р стнки только для двух способов включения: ОБ и ОЭ. Схема ОБ (рис.

1.24). Выходные характеристики транзистора в ' е ОБ отражают зависимость тока коллектора l„от напряжения ~оллектоРе относительно базы (/и пРи фиксиРованном токе эмит- нб « = Е((/н )/,.=сене! (рис. !.25, а). Здесь, как и ранее, Ривается транзистор типа р-п-р, поэтому напряжение (/„б трицательное. Вольт-а / т-амперные харагстернстики имеют три характерные области: сильн ная зависимость /„от (/„(нелинейная начальная область), )ы мд и и, в иг и, и а) а хи ии ии и и гимгид, м и) Рис.

1.26. Выходиыс характеристики транзистора, включеввого по схеме ОБ (а); иллюстрация эффекта модуляции базы в трзвзисторе (б); зависимость ко. эффициеита передачи тока и от тока эмиттера 1э (в) переход путем изменения полярности напряжения (/аа в режим и жекцин носителей заряда (в режим эмиттера). При подаче некот рого напряжения положительной полярности (1ае (на рис. 1.25 откладывается влево от точки 0) потоки дырок через коллекторн переход будут взаимно скомпенсированы и ток 1ас — — О. Естествен что с увеличением тока 1, для этого необходимо подать напряже (lк большей величины. Этим объясняется смещение влево нача ных участков характеристик при болыпем токе 1,.

Особенностью характеристик в области П является нх неболы подъем при увеличении напряжения (у„о. Некоторое увеличение тока 1„обусловливается увеличением ко фнциента передачи тока а транзистора вследствие возникающ эффекта модуляции толщины базового сл (эффекта модуляции базы), а также роста тока 1в = Е(()„о). Эффект модуляции базы связан с расширением коллекторн перехода 1и за счет увеличения объемного заряда в нем (см. й 11 вызванного повышением напряжения (1ие (рис. Е25, б). Поскол расгвирение перехода происходит главным образом за счет базов слоя, как более высокоомного, повышение напряжения (1„е приво 11 — слабая зависимость 1„от (у„о (линейная область), П1 — пробо коллекторного перехода. Для схемы ОБ характерно расположение начальной области левее оси ординат.

Это обусловлено тем, что напряжение на колле торном переходе транзистора в схеме ОБ определяется суммой вну ренней разности потенциалов ар, и внешнего напряжения (1ио. Пр (/„а —— О и заданном токе эмитгера дырки перебрасываются в ко лектор из базы под действием внутренней разности потенциалов ~р прн ()„а = О ток 1и ~ь О. Чтобы уменыпить ток 1ьм нужно созда,.

встречный поток дырок через переход, т. е. перевести коллекторнь' ньшению толщины базового слоя /б, а следовательно, к уменьк уме шени и числа актов рекомбинаций дырок с электронами в ней, увеличению ию коэффициента а и тока / . Вффект модуляции базы иллюстрируется рис обозначениЯ с индексом 1 относЯтсЯ к напрнжению (/„б„, а с нд „ сом 2 — к напряжению Пкбк ((/кбк ) (/кб1). г)остоянство задаваемого тока /, при снятии коллекторных хаактеристик обусловливает постоянство градиента концентрации ды- ,(Р/пх на гранипе перехода П, с базой.

В связи с этим кривые распределения концентраций в базе р„,(х) н рк,(х) идут параллельно , руг другу. Из рис. 1.25, б следует, что начальные уровни концентации дырок на границе эмиттерного перехода с базой получаются неодинаковымн, в частности рк1(0)~ Ркк(0). Это может быть, как следует из выражения (1.18), только в случае уменьшения напряжения на переходе П,. Таким образом, изменение тока /к с изменением напряжения 1/кб при /к = сопз1, связанное с изменением коэффициента а из-за эффекта модуляции базы, сопровождается также изменением напряжения на эмиттерном переходе, Иными словами, м одуляция базы создает внутреннюю обратную связь по напряжению в транзисторе. Если предположить, что для транзистора задается не ток а напряжение Укг„определяющее напряжение на эмиттерном пере- ХОДЕ, тО Прн ПОдаЧЕ НаПряжЕНИя (/„бб (/кб1 КОНцситрацня дЫрОК не изменится (ркк(0) =- рк,(0)) и кривая р„к(х) примет вид, показаняый на рис.