Модуляція товщини бази.

Як відомо, ширина PN переходу залежить від напруги на ньому. Оскільки емітерний перехід зміщений у прямому напрямку, його ширина мала і зміни цієї ширини при змінах Uе не мають істотного значення. Колекторний же перехід, зміщений у зворотному напрямку, має порівняно велику ширину, і зміни її при змінах напруги Uк важливі для роботи транзистора. У результаті виходить залежність ω(Uк), що називають модуляцією товщини бази або ефектом Ерлі. Подивимося, яких наслідків можна чекати від цього ефекту.

По-перше, зміна товщини бази впливає на ту частку інжектованих дірок, що доходить до колектора, уникнувши рекомбінації. Чим менше товщина бази, тим ця частка більше. Виходить, при незмінному струмі емітера модуляція товщини бази приводить до змін струму колектора. Відповідно коефіцієнт передачі емітерного струму виявляється функцією колекторної напруги, а колекторний перехід має кінцевий диференціальний опір.

По-друге, модуляція товщини бази супроводжується зміною заряду дірок у базі; інакше кажучи, має місце залежність заряду від колекторної напруги, тобто колекторний перехід володіє деякою дифузійною ємністю додатково до звичайній бар'єрній.

По-третє, модуляція товщини бази змінює час дифузії дірок через базу; тим самим колекторна напруга впливає на частотні властивості транзистора.

По-четверте, оскільки тепловий струм емітерного переходу I_е0 при тонкій базі обратно пропорційний її товщині, напруга Uк, модулюючи товщину бази, модулює також струм Iе0, а разом з ним усю вольт-амперну характеристику емітерного переходу. Отже, якщо одна з вхідних величин (Iе або Uе) задана, то друга виявляється функцією колекторної напруги . Такий вплив розумно називати внутрішнім зворотним зв'язком по напрузі.

Закріплення вивченого матеріалу

Дати у зошиті відповіді на питання:

8.1 Скільки PN переходів має біполярний транзистор?

8.2 Який вивід у транзистора на УГП зображується із стрілкою?

8.3 Що таке робочі носії біполярних транзисторів?

8.4 З яким струмом робочі носії перетинають емітерний PN перехід?

8.5 Який струм називається робочим струмом транзистора?

8.6 Для чого базу виконують дуже вузькою?

8.7 Що таке дифузійна довжина?

8.7 Чим пояснюється те, що робочі носії потрапляють до колектора?

8.9 Що таке модуляція бази?

Самостійна робота № 9

Тема: Схеми включення біполярного транзистору. Статичні характеристики біполярного транзистора.

Мета:

Знати - схеми включення, режими роботи біполярного транзистору

Вміти - визначити параметри схеми включення транзистора

План вивчення теми:

1 Активний режим, режим глибокого відсічення, режим насичення транзистора

2 Три схеми включення транзистора

3 Статичні характеристики ідеалізованого транзистора

Рекомендована література

Степаненко «Основы транзисторов и транзисторных схем», М., «Энергия», 1977, стор.175-180

Гершунский Б.С «Основы электроники и микроэлектроники» К., «В.Ш.», 1987, ст.94-102

Основні теоретичні відомості Активний режим, режим глибокого відсічення, режим насичення транзистора

Розрізняють три основних режими роботи біполярного транзистора: активний, відсічення, насичення.

В активному режимі активному режимі в прямому напрямку зміщений емітерний перехід, і колекторний перехід зміщений у зворотному напрямку.

Таким чином, в ідеалізованому транзисторі струм колектора і напруга емітер—база при визначеному значенні струму Iе не залежать від напруги, прикладеної до колекторного переходу. У дійсності зміна напруги Uкб змінює ширину бази через зміну розмірів колекторного переходу і відповідно змінює градієнт концентрації неосновних носіїв заряду. Так, зі збільшенням | U_КБ| ширина бази зменшується, градієнт концентрації дірок у базі і струм Iе збільшуються. Крім цього, зменшується імовірність рекомбінації дірок і збільшується коефіцієнт передачі струму α.

У режимі глибокого відсічення обидва переходи транзистора зміщені в зворотному напрямку за допомогою зовнішніх напруг.

У режимі глибокого відсічення струм колектора має мінімальне значення, рівне струму одиничного PN переходу, зміщеного в зворотному напрямку. Струм емітера має протилежний знак і значно менше струму колектора. Тому в багатьох випадках його вважають рівним нулю.

Струм бази в режимі глибокого відсічення приблизно дорівнює струму колектора Режим глибокого відсічення характеризує замкнений стан транзистора, у якому його опір максимальний, а струми електродів мінімальні. Він широко використовується в імпульсних пристроях, де біполярний транзистор виконує функції електронного ключа.

При режимі насичення обидва PN переходи транзистора за допомогою прикладених зовнішніх напруг зміщені в прямому напрямку. При цьому спадання напруги на транзисторі (Uке) мінімальне й оцінюється десятками мілівольтів. Режим насичення виникає тоді, коли струм колектора транзистора обмежений параметрами зовнішнього джерела енергії і при даній схемі включення не може перевищити якесь значення Ікmах. У той же час параметри джерела зовнішнього сигналу узяті такими, що струм емітера істотно більше максимального значення струму в колекторному ланцюзі: Ікmах < α Iе.

Тоді колекторний перехід виявляється відкритим, спадання напруги на транзисторі — мінімальним і не залежним від струму емітера.

Для того, щоб транзистор з активного режиму перейшов у режим насичення, необхідно збільшити струм емітера (при нормальному включенні) так, щоб почала виконуватися умова Ікmах< αIе. Причому значення струму Іе, при якому починається цей режим, залежить від струму Ікmax, обумовленого параметрами зовнішнього ланцюга, у який включений транзистор.