4.1 Структура и принцип работы бт. Режимы работы биполярного транзистора и схемы включения. Распределение стационарных потоков носителей.

Биполярным транзистором называется электропреобразовательный полупроводниковый прибор, имеющий в своей структуре два взаимодействующих p-n-перехода и три внешних вывода, и предназначенный, в частности, для усиления электрических сигналов. Различают три области: эмиттер, база, коллектор.

Режимы работы транзистора. В зависимости от того, в каких состояниях н аходятся переходы транзистора, различают режимы его работы. Поскольку в транзисторе имеется два перехода (эмиттерный и коллекторный), и каждый из них может находиться в двух состояниях (открытом и закрытом), различают четыре режима работы транзистора. Основным режимом является активный режим, при котором эмиттерный переход находится в открытом состоянии, а коллекторный - в закрытом. Транзисторы, работающие в активном режиме, используются в усилительных схемах. Помимо активного , выделяют инверсный режим, при котором эмиттерный переход закрыт, а коллекторный - открыт, режим насыщения, при котором оба перехода открыты, и режим отсечки, при котором оба перехода закрыты.

Соответственно различают три схемы включения транзистора: схемы с общей базой (ОБ), общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором(ОК). В схеме с общей базой входной цепью является цепь эмиттера, а выходной - цепь коллектора. В схеме с общим эмиттером входной цепью является цепь базы, а выходной - цепь коллектора. В схеме с общим коллектором входной цепью является цепь базы, а выходной - цепь эмиттера.

Распределение стационарных потоков носителей

Рассмотрим распределение потоков носителей в транзисторе на примере структуры типа р-n-р.

Активный режим. Через эмиттерный переход транзистора, ра­ботающего в активном режиме, происходит инжекция носителей заряда в базу. Инжектированные носители частично рекомбинируют в объеме базы и на его поверхности, а не­которые из них могут доходить до омического перехода с базой и рекомбинировать на нем . Остальные инжектированные носители пересекают базу, доходят до коллектор­ного перехода и увеличивают его обратный ток.

К току носителей заряда, инжектированных эмиттером и до­шедших до коллектора добавляется ток носителей, образо­вавшихся в результате тепловой генерации в базе в коллек­торе а также в коллекторном переходе . Кроме того, при достаточно больших напряжениях в коллекторном переходе происходит лавинное размножение носителей . Могут сущест­вовать и токи утечки по поверхности полупроводника. Все эти токи в сумме образуют ток коллектора.

Через эмиттер помимо тока носителей заряда, инжектируемых в базу , проходит ток носителей, инжектируемых из базы в эмиттер . В области эмиттера эти носители оказываются неосновными и рекомбинируют. Кроме того, через эмиттерный переход проходит ток, связанный с рекомбинацией носителей в области объемного заряда , а иногда (при малых общих токах) нужно учитывать и ток утечки.

Ток, проходящий к выводу базы, представляет собой алгебраи­ческую сумму токов основных носителей, обусловливающих инжекцию носителей в эмиттер , рекомбинацию в эмиттерном переходе ив базе , обратных токов коллекторного перехода , а также тока неосновных носителей заряда, дошедших до вывода базы . Значение и направление тока базы определяются соотношением этих состав­ляющих.

Кроме того, на значение тока коллектора влияет не весь эмит­терный ток, а только его составляющая , связанная с инжекцией неосновных носителей в базу. Составляющие тока эмиттера, свя­занные с инжекцией из базы в эмиттер и рекомбинацией в области объемного заряда , хотя и зависят от напряжения на эмиттерном переходе, на ток коллектора непосредственно не влияют.