Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 [29] 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169

в результате тепловых колебаний решетки в базе, и электронами, генерируемыми в коллекторе.

Выходные характеристики. На рис. 5.17 приведены выходные характеристики транзистора, включенного по схеме, приведенной на рис. 5.16.

Для рассматриваемого р-п-р-транзистора принято отрицательное напряжение коллектор - база откладывать вправо по оси абсцисс.

Нижняя кривая соответствует разомкнутому положению ключа в цепи эмиттера и показывает зависимость обратного тока коллектора от напряжения на коллекторном переходе.

Замыкание ключа в цепи эмиттера приводит к появлению тока в этой цепи, так как смещение эмиттерного р-п перехода в прямом направлении понижает потейциальный барьер для дырок, переходящих из эмиттера в базу, и для электронов, переходящих из базы в эмиттер. Нас интересуют только избыточные дырки, попадающие из эмиттера в базу, потому что только они создают приращение коллекторного тока. Говорят, что эти дырки инжектируются в базу через переход.

В базе обычного транзистора электрическое поле отсутствует, поэтому дальнейшее движение инжектированных дырок определяется процессом диффузии. Так как толщина базы транзистора значительно меньше длины свободного пробега дырки до рекомбинации, то большая часть инжектированных дырок достигает коллекторного перехода, благодаря чему коллекторный ток увеличивается.

Семейство выходных характеристик транзистора показано при некоторых постоянных значениях эмиттерного тока.

Модуляция толщины базы. Выходные характеристики, соответствующие отрицательным значениям напряжения коллектор - база, в правом верхнем квадранте идут почти горизонтально, но все же с небольшим подъемом. Чтобы объяснить это, рассмотрим потенциальную диаграмму транзистора, приведенную на рис. 5.18,

где также показаны обедненные слои транзистора. Отметим, что так как эмиттер и коллектор сильнее легированы примесью, чем база, то эти слои сосредоточены главным образом в базе. В самом деле, легко убедиться, что объемные заряды справа и слева от перехода при неодинаковой их концентрации одинаковы только при разных объемах, занятых обедненными слоями по обе стороны перехода (рис. 5.19).

Возвращаясь к рис. 15.18, видим, что эффективная толщина базы гшэф, т. е. расстояние в базе между границами обедненных слоев, меньше тол-

Змиттер \

; Ваза

; Коаадюгтр

Рис. 5.18. Обедненные слои в транзисторе и потенциальная диаграмма



о 0

0 01,0 °0°0!©

0 0 ©

*© .© ©•© ©• ©*

Обедненный слой

база


Рис. 5.19. Распределение обедненного слоя при р>п

Рис. 5.20. Распределение тока эмиттера

щины базы да. Увеличение отрицательного напряжения на коллекторе расширяет обедненный слой коллекторного перехода и, следовательно, вызывает уменьшение эффективной толщины базы.

Это явление носит название эффекта модуляции толщины базы (или эффекта Эрли). Модуляция толщины базы объясняет некоторый подъем выходных характеристик при увеличении отрицательного напряжения коллектор - база. Коллекторный ток при этом увеличивается, так как меньшая часть дырок теряется в базе на пути от эмиттера к коллектору вследствие рекомбинации с электронами.

Распределение токов и коэффициент передачи тока. До сих пор

мы рассматривали только дырочную составляющую эмиттерного тока в транзисторе. В действительности эмиттерный ток образуется как дырками, так и электронами (рис. 5.20). Коллекторный ток в транзисторе создают только дырки. Поэтому эффективность эмиттера у определяется как

где isp - дырочная составляющая тока эмиттера; 1эп - электронная составляющая тока эмиттера.

Не все дырки, инжектированные в базу у эмиттерного перехода, достигают коллекторного перехода. Часть дырок, не достигая коллектора, рекомбинирует с основными носителями в базе - электронами.

Отношение

называется коэффициентом переноса неосновных носителей через базу. Здесь \1к - 1кбо \ - приращение тока коллектора, вызванное током эмиттера; iap - дырочная составляющая тока эмиттера. Эффективность эмиттера и коэффициент переноса определяют коэффициент передачи тока в режиме большого сигнала hzm- Этот коэффициент равен

/г21Б= гк-гкБоАэ=-тР- (5.19)

Знак «минус» здесь связан с выбором положительного направления тока коллектора (базы, эмиттера); положительным принято



считать ток, направленный внутрь транзистора - в коллектор (базу, эмиттер).

Для увеличения коэффициента передачи тока в режиме большого сигнала необходимо повышать как у, так и р.

Эффективность эмиттера у повышают более сильным легированием эмиттера по сравнению с базой. Когда концентрация дырок в эмиттере много больше концентрации свободных электронов в базе, ток эмиттера в основном состоит из дырок и эффективность эмиттера приближается к единице.

Повышения коэффициента переноса р добиваются уменьшением концентрации примеси в базе вследствие чего уменьшается рекомбинация неосновных носителей - дырок - с основными носителями - электронами. Уменыиение рекомбинации достигается также уменьшением толщины базы w.

Коэффициент переноса неосновных носителей через базу можно также повысить рациональной конструкцией транзистора. Например, увеличивая площадь коллекторного перехода по сравнению с площадью эмиттерного перехода, можно увеличить число дырок, достигающих коллектора.

Коэффициент Й21Б является важным параметром транзистора. У хороших транзисторов он достигает значений, очень близких по абсолютной величине к единице. Например, й21б может равняться 0,99 или быть еще более близким к единице. У плоскостных транзисторов в нормальном режиме ftgiB никогда не превышает единицы.

Из распределения тока (см. рис. 5.20) видно, что базовый ток является частью эмиттерного тока. Поэтому физическое направление базового тока всегда совпадает с током эмиттера. За пределами базы, т. е. в базовом выводном проводнике, базовый ток является электронным. Электроны поступают в базу для восполнения электронов, рекомбинировавших в базе с дырками. Подробнее о работе транзисторов см. [5, 6].

5.5. СХЕМА С ОБЩЕЙ БАЗОЙ

В предыдущем параграфе при рассмотрении принципа работы транзистора постоянные напряжения на эмиттер и коллектор подавались относительно базы, выполняющей роль общей точки. Такая схема включения транзистора называется схемой с общей базой (ОБ). Схему, приведенную на рис. 5.16, можно преобразовать в усилитель напряжения. Для этого в цепь эмиттера включают источник переменного напряжения, которое нужно усилить, а в цепь коллектора включают сопротивление нагрузки и снимают с него усиленное переменное напряжение. Схема такого усилителя показана на рис. 5.21.

В этой схеме использовано общепринятое условное изображение транзистора п-р-п-типа. У транзистора п-р-п-типа полярность напряжений, подаваемых на эмиттер и коллектор, противоположна полярности напряжений в схеме с р-п-р-транзистором,



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 [29] 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169



0.0018