 |
|
Диффузионные токи в транзисторе
Для упрощения будем рассматривать одномерную модель на малых уровнях инжекции, пренебрегая рекомбинацией и генерацией носителей заряда в ОПЗ эмиттерного и коллекторного p-n переходов.
Активный режим транзистора представляется суперпозицией прямосмещённого эмиттерного p-n перехода при нулевом смещении коллектора и обратносмещённым коллекторным переходом при нейтральном эмиттере (рисунок 7.8).
UE>0 UC=0 UE=0 UC<0 UE>0 UC<0
p n p p n p p n p
IpE1 IpC1 IpE2 IpC2 IE IpE IpC IC
+ – + –
UE UC UE UC
Iвп.рек Iвп.ген IB
– +– +
X X
WE 0 WB WB 0 WC
а) б) в)
Рисунок 7.8 - Активный режим как суперпозиция прямосмещённого эмиттера
и обратносмещенного коллектора
Ток эмиттера определяется суммой
, (7.8)
где IpE1(UE) – инжекционный ток эмиттера;
IpE2(UC) – генерационная компонента дырочного тока;
InE(UE) – электронный ток обратной инжекции.
Ток коллектора
, (7.9)
где IpC1(UE) – коллекторный ток дырок, дошедших от эмиттера;
IpC2(UC) – генерационный ток дырок в базе;
InC(UC) – генерационный ток электронов в коллекторе.
Ток базы является током основных носителей заряда (электронов). Природа тока базы – ток рекомбинационных потерь при пролёте базы (IpE1 – IpC1), ток обратной инжекции (рекомбинация в квазинейтральном эмиттере) и тепловой генерационный ток обратносмещённого коллектора. Следует отметить, (рисунок 7.8), что направление рекомбинационной компоненты тока базы противоположно направлению генерационной компоненты.
. (7.10)
Для установления связи токов с параметрами транзистора и их количественной оценки воспользуемся рассмотренным ранее распределением диффузионных токов в p-n переходе с ограниченной базой (5.5.3). При этом начало координат будет соответствовать переходу транзистора, к которому приложено смещение (рисунок 7.8). Распределение плотности тока в p-n переходе с ограниченной базой имеет вид (5.53):
. (7.11)
Тогда для первой схемы (рисунок 7.7,а) [U = UE; X = (0, WB, WE); s = ∞].
;
; (7.12)
.
Для второй схемы (рисунок 7.7,б) [U = –UС; X = (0, WB, WС); s = ∞].
;
; (7.13)
;
Отметим, что в усилительном режиме 
. При UC = –1B, 
; при UE = 0,5B, 
. Поэтому дырочные компоненты токов, связанные с прямым смещением эмиттера (7.12), значительно больше генерационных компонент (7.13), и ими можно пренебречь при оценке коэффициентов передачи тока эмиттера и базы.