Биполярный транзистор в схеме с общей базой
На рис. 6а показана зонная диаграмма биполярного транзистора в схеме с общей базой в условиях равновесия. Значками «+»и «-» на этой диаграмме указаны основные и неосновные носители.
Для биполярного транзистора в схеме с общей базой активный режим (на эмиттерном переходе – прямое напряжение, на коллекторном – обратное) является основным. Поэтому в дальнейшем будет рассматриваться транзистор в активном режиме, для p‑n‑p биполярного транзистора Uэ > 0, Uк < 0.
Для биполярного транзистора p‑n‑p типа в активном режиме эмиттерный переход смещен в прямом направлении, и через него происходит инжекция дырок как неосновных носителей в базу. База должна иметь достаточно малую толщину W (W << Lp, где Lp – диффузионная длина неосновных носителей), чтобы инжектированные в базу неосновные носители не успевали прорекомбинировать за время переноса через базу. Коллекторный переход, нормально смещенный в обратном направлении, «собирает» инжектированные носители, прошедшие через слой базы.
Распределение дырок pn(x), инжектированных эмиттером в базу при условии W << Lp, в первом приближении описывается линейным законом:
(2)
Рис. 6. Зонная диаграмма биполярного транзистора:
а – в равновесном состоянии, б – в активном режиме
При приложении к эмиттерному переходу прямого напряжения Uэ > 0 в биполярном транзисторе p‑n‑p происходит инжекция дырок из эмиттера в базу Iэp и электронов из базы в эмиттер Iэn. Ввиду того, что эмиттер легирован намного сильнее базы, ток инжектированных дырок Iэр будет намного превышать ток электронов Iэn. Инжектированные в базу дырки в результате диффузии будут перемещаться к коллекторному переходу и если ширина базы W много меньше диффузионной длины Lp, почти все дырки дойдут до коллектора и электрическим полем коллекторного p‑n‑p перехода будут переброшены в p‑область коллектора. Возникающий вследствие этого коллекторный ток лишь немного меньше тока дырок, инжектированных эмиттером.
ВАХ БТ в активном режиме (Uк < 0, |Uк| >> 0):
(3а)
(3б)
Рис. 7. Токи в биполярном транзисторе в схеме с ОБ
,
Iэ – ток в цепи эмиттера, Iк – ток в цепи коллектора, Iб – ток на базовом выводе.
В активном режиме к эмиттеру приложено прямое напряжение и через переход течет ток
,
где Iэр – ток инжекции дырок из эмиттера в базу, Iэn – ток инжекции электронов из базы в эмиттер.
,
где I0 – тепловой ток, Ig – ток генерации.