7.3.2. 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).

U_E>0 U_C=0 U_E=0 U_C<0 U_E>0 U_C<0

p n p p n p p n p

I_pE1 I_pC1 I_pE2 I_pC2 I_E I_pE I_pC I_C

+ – + –

U_E U_C U_E U_C

I_вп.рек I_вп.ген I_B

– +– +

X X

W_E 0 W_B W_B 0 W_C

а) б) в)

Рисунок 7.8 - Активный режим как суперпозиция прямосмещённого эмиттера

и обратносмещенного коллектора

Ток эмиттера определяется суммой

, (7.8)

где I_pE1(U_E) – инжекционный ток эмиттера;

I_pE2(U_C) – генерационная компонента дырочного тока;

I_nE(U_E) – электронный ток обратной инжекции.

Ток коллектора

, (7.9)

где I_pC1(U_E) – коллекторный ток дырок, дошедших от эмиттера;

I_pC2(U_C) – генерационный ток дырок в базе;

I_nC(U_C) – генерационный ток электронов в коллекторе.

Ток базы является током основных носителей заряда (электронов). Природа тока базы – ток рекомбинационных потерь при пролёте базы (I_pE1 – I_pC1), 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 = U_E; X = (0, W_B, W_E);  = ∞].

;

; (7.12)

.

Для второй схемы (рисунок 7.7,б) [U = –U_С; X = (0, W_B, W_С);  = ∞].

;

; (7.13)

;

Отметим, что в усилительном режиме . При U_C = –1B, ; при U_E = 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.