И.П. Жеребцов - Основы электроники (1115520), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Для приращения же токов 62 справедливо равенство 14.3), т, е. 2 мА = = 1,9 мА+ 0,1 мА. Мы рассмотрели физические явления в транзисторе типа н — р — п. Подобные же процессы происходят в транзисторе типа р — н — р, но в нем меняются ролями электроны и дырки, а также изменяются полярности напряжений и направления токов (рис. 4.2,о). В транзисторе типа р — н — р из эмиттера в базу инжектируются не электроны, а дырки, которые являются для базы не- основными носителями. С увеличением тока эмиттера больше таких дырок проникает через базу к коллекторному переходу. Это вызывает уменьшение его сопротивления и возрастание тока коллектора. Работу транзистора можно наглядно представить с помощью потенциальной диаграммы, которая приведена на рис.
4.3 для транзистора типа н — р — н. Эту диаграмму удобно использовать для создания механической модели транзистора. Потенциал эмиттера принят за нулевой. В эмиттерном переходе имеется небольшой потенциальный барьер. Чем больше напряжение иь тем ниже этот барьер. Коллекторный переход имеет значительную разность потенциалов, ускоряющую электроны. В механической модели шарики, аналогичные электронам, за счет своих собственных скоростей поднимаются на барьер, аналогичный змиттерному переходу, проходят через область базы, а затем ускоренно скатываются с горки, аналогичной коллекторному переходу. Помимо рассмотренных основных физических процессов в транзисторах приходится учитывать еще ряд явлений.
Рнс. 4.3. Потенивальная диаграмма тран- зистора Существенно влияет на работу транзисторов сопротивление базы гвь т. е. сопротивление, которое база оказывает току базы )в. (Ноль в индексе здесь означает, что данная величина относится к постоянному току.) Этот ток протекает к выводу, базы в направлении, перпендикулярном направлению эмиттер — коллектор. Так как база очень тонкая, то в направлении от эмиттера к коллектору, т.е. для тока )„, ее сопротивление очень мало и не принимается во внимание. А в направлении к выводу базы сопротивление базы гвв (его называют поперечным) достигает сотен ом, так как в этом направлении база аналогична очень тонкому проводнику. Напряжение на змиттерном переходе всегда меньше, чем напряжение ив., между выводами базы и эмиттера, так как часть подводимого напряжения теряется на сопротивлении базы.
С учетом сопротивления гв, можно изобразить эквивалентную схему транзистора для постоянного тока так, как это сделано на рис. 4.4. На этой схеме г,в — сопротивление эмиттера, в которое Рнс. 4.4. Эквивалентная схема транзнстсра дяя постоянного тока входят сопротивление эмиттерного перехода и эмиттерной области. Значение г,р у маломощных транзисторов достигает десятков ом. Это вытекает из того, что напряжение на эмиттерном переходе не превышает десятык долей вольта, а ток эмиттера в таких транзисторах составляет единицы милли- ампер.
У более мощных транзисторов ),с больше и г,в соо~ветственно меньше. Сопротивление г,в определяется формулой (в омах) гэо = 25/(„ (4.4) где ток з, выражаешься в миллнамперах. Сопротивление коллектора г„с представляет собой практически сопротивление коллекторного перехода н составляет единицы и десятки килоом. В него входит также сопротивление коллекторной области, но .
оно сравнительно мало и им можно пренебречь. Схема на рнс. 4.4 является весьма приближенной, так как на самом деле эмиттер, база и коллектор имеют между собой контакт не в одной точке, а во множестве точек по всей площади переходов. Тем не менее эта схема может применяться для рассмотрения многих процессов в транзисторе. При повышении напряжения на коллекторном переходе в нем происходит лавинное размножение носителей заряда (главным образом результат ударной нонизации). Это явление и туннельный эффект способны вызвать электрический пробой, который при возрастании тока может перейти в тепловой пробой перехода. Электрический н тепловой пробой коллекторного перехода в транзисторе происходит в основном так же, как и в диоде.
Но в транзисторе при чрезмерном коллскторном токе может возникать тепловой пробой без предварительного электрического пробоя, т. е. без повышения напряжения на коллекторном переходе до пробивного. Это явление, связанное с перегревом коллекторного перехода в какой-то его части, получило название вторичного пробоя. Изменение напряжений на коллекторном и змиттерном переходах сопровождается изменением толщины этих переходов. В результате изменяется толщина базы. Такое явление называют модуляцией толщины базы. Его особенно надо учитывать при повышении напряжения коллектор — база, так как тогда толщина коллекторного перехода возрастает, а толщина базы уменьшается. При очень тонкой базе может произойти эф4ек|н смыкания («прокол» базы) — соединение коллекторного перехода с эмиттерным. В этом случае область базы исчезает и транзистор перестает нормально работать.
При увеличении инжекции носителей из эмнттера в базу происходит иакан- 63 ление неосноеных носителей заряда в базе, т. е. увеличение концентрации и суммарного заряда этих носителей. Наоборот, при уменьшении инжекции происходит уменьшение концентрации и суммарного заряда неосновных носителей в ней. Этот процесс называют рассасыланист неосноеных носителей заряда в базе. В ряде случаев необходимо учитывать протекание по поверхности транзистораа токов утечки, сопровождающееся рекомбинацией носителей в поверхностном слое областей транзистора. Установим соотношения между токами в транзисторе.
Ток эмиттера управляется напряжением на эмиттерном переходе, но до коллектора доходит несколько меньший ток, который можно назвать у««равляеыым коллекторныы током «к„„р. Часть инжектированных из эмиттера в базу носителей рекомбннирует. Поэтому (4.5) «к укр П«э где и — коэффиииент ««ередачи тока эыиттера, являющийся основным параметром транзистора; при нормальных токах может иметь значения от 0,950 до 0,998. Чем слабее рекомбинация инжектировапных носителей в базе, тем ближе а к 1. Через коллекторный переход всегда проходит очень небольшой (не более единиц микроампер) неуправляемый обратно«й ток (ко (рис.
4.5), называемый еще начально«м током коллектора. Он неуправляем потому, что не проходит через змиттерный переход. Таким образом, полный коллекторный ток (4.6) «"«э + «ко. Во многих случаях «ко ~ «, и можно считать, что «к «е а(,. Если надо измерить 1„О, это делают при оборванном проводе змиттера. Действительно, нэ формулы (4.6) следует, что при «, = 0 ток «,= «ко. Преобразуем выражение (4.6) так чтобы выразить зависимость тока ь от ТОКУ баЗЫ (б.
ЗаМЕНИМ «, СУММОЙ «к+ + «б. «к П0«+ «б)+ «ко. Рис. 4.5. Токи в транзисторе Решим это уравнение относительно 1«. Тогда получим а . «ко «к (б+ 1 — а 1 — а Обозначим и «ко =В и =« ° о 1 — и 1 — а и напишем окончательное выражение (к = Р(б + 1к-эО. (4.7) Здесь б — коэффициент передачи тока базы и составляе~ несколько десятков. Например, если и = 0,95, то а 0,95 0,96 — — — — 19, 1 — а 1 — 0,95 0,05 а если а = 0,99, т.е, увеличился на 0,04, то б= ' = — '=99, 0,99 0,99 1 — 0,99 0,01 т. е.
(3 увеличился в пять с лишним раз! Таким образом, незначительные изменения а приводят к большим изменениям «3. Коэффициент р, так же как и а, относится к важным параметрам транзистора. Если известен ~3, то можно определить а по формуле 1+ «3 Следует заметить, что коэффициент и не является строго постоянным. Он зависит от режима работы транзистора, в частности от тока эмиттера. Прн малых и больших токах а уменьшается, а при некотором среднем значении тока достигает максимума. В пределах рабочих значений тока эмиттера и изменяется сравнительно мало. Коэффициент б изменяется в зависимости от режима работы транзистора гораздо больше, нежели коэффициент и. При некотором среднем значении тока эмиттера коэффициент (3 максимален, а при меньших и ббльших токах он снижается, причем иногда в несколько раз.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
