ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.03.2024
Просмотров: 96
Скачиваний: 0
струмом IKêåð . Ця назва зумовлена тим, що чим більше дірок інжектуються емітером у базу, тим їх більша кількість
екстрагує до колектора. |
Отже, струм IK |
|
|
IKp |
êåð |
IK |
|||
|
|
|
|
|
пропорційний до емітерного струму: |
|
|
|
|
IKêåð |
h21Á IE , |
|
|
(3.9) |
де h21Á - статичний коефіцієнт передачі струму емітера. Оскільки IKêåð IKp IEp , то h21Á 1.
З формули (3.9) випливає найважливіша властивість БТ: керування вихідним струмом можливе при зміні струму вхідного. У формулі (3.9) вважається, що IE IEp , тому що
електронний струм IEn малий внаслідок слабкої легованості
бази. |
|
|
|
|
|
|
|
При |
деяких |
напругах |
на КП |
UKÁ UKÁ |
|
, |
коли в |
|
|
|
|
ï ðî á |
|
|
|
переході |
виникає явище |
пробою, |
коефіцієнт |
М |
зростає |
||
( M 1) і струм |
|
|
|
|
|
|
|
IK IKp буде некерованим. |
|
|
|
Через ввімкнений у зворотному напрямі КП протікає дрейфовий струм неосновних носіїв, який називається зворотним струмом колектора IKÁ0 . Цей струм проходить
від “+” джерела U KÁ через базу, КП, колектор до “-”U KÁ . Оскільки напрям цього струму збігається з напрямом керованого колекторного струму IKêåð , то можна записати
для повного колекторного струму БТ у схемі зі спільною базою в активному режимі
IK IK |
êåð |
IK |
í åêåð |
h21Á IE IKÁ , |
(3.10) |
|
|
0 |
|
де IKí åêåð IKÁ0 - некерована складова колекторного струму в ССБ.
79
З рисунка 3.4 випливає, що загальний струм бази дорівнює
IÁ IÁ |
ðåê |
IEn IKÁ IÁ |
ðåê |
IKÁ . |
(3.11) |
|||
|
|
|
0 |
|
0 |
|
||
Струм емітера для транзистора можна знайти, |
||||||||
враховуючи, що він має складові IEp h21Á IE IÁ ðåê |
та IEn . |
|||||||
Додавши і віднявши величину IKÁ |
, одержимо |
|
||||||
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
IE h21Á IE IÁ |
ðåê |
IEn |
IÊÁ |
IÊÁ . |
(3.12) |
|||
|
|
|
|
|
0 |
0 |
|
Враховуючи формули (3.10) та (3.11), з (3.12) нарешті одержимо вираз першого закону Кірхгофа для струмів електродів БТ у довільній схемі ввімкнення:
IE IÁ IÊ . |
(3.13) |
З рівнянь (3.13) та (3.10) випливає |
|
IÁ IE IK (1 h21Á )IE IÊÁ . |
(3.14) |
0 |
|
Порівнюючи формули (3.11) та (3.14), можна зробити висновок, що рекомбінаційна складова струму бази
IÁ ðåê |
(1 h21Á )IE . |
|
(3.15) |
В активному режимі |
(1 h21Á )IE IÊÁ |
, |
тобто напрям |
|
0 |
|
базового струму визначається рекомбінаційною складовою.
3.1.4 Вплив конструкції та режиму роботи транзистора на h21Б
З формули (3.9) при |
|
|
|
|
|
випливає, що |
|
|||||
Iêåð IK |
|
|
||||||||||
|
|
I |
|
|
I |
|
IKp |
|
|
IEp |
M . |
|
h |
K |
|
K |
|
|
|
(3.16) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
21Á |
|
IE |
|
|
IKp |
|
IEp |
|
|
IE |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
80
Оскільки у нормальному режимі роботи транзистора M 1, то статичний коефіцієнт передачі струму емітера
h21Á . |
(3.17) |
Для поліпшення керувальних властивостей БТ потрібно збільшувати h21Á і, отже, його співмножники та .
Ефективність емітера (коефіцієнт інжекції ) можна підвищити, як це випливає з (3.2), збільшенням IEp і зменшенням IEn . Це досягається виконанням умови N AE N ÄÁ , про що йшлося у п. 3.1.1. При цьому діркова складова емітерного струму IEp значно перевищує електронну IEn , і коефіцієнт інжекції досягає величини 0,995 .
З метою збільшення коефіцієнта перенесення треба згідно з формулою (3.7) зменшити активну ширину бази або збільшити дифузійну довжину LP . Величину LP можна
збільшити за рахунок зменшення ймовірності рекомбінації дірок, що можна здійснити при слабкому легуванні бази
донорними |
домішками |
( N ÄÁ мала). |
Зменшення |
до |
||
величини |
0,1LP |
дозволяє |
отримати коефіцієнт |
|||
перенесення |
= 0,995. |
На коефіцієнт |
|
впливає |
також |
|
співвідношення площ переходів Ï ÊÏ |
/ Ï |
ÅÏ |
. Чим більше це |
співвідношення , тим менше дірок розсіюється у базі і тим їх більша кількість потрапляє на КП.
Для сучасних БТ величина статичного коефіцієнта передачі струму емітера h21Á 0,99 .
Значення коефіцієнта h21Á залежить також від струму емітера IE і від напруги U KÁ .
Графік залежності h21Á f (IE ) показаний на рисунку 3.6. В області малих I E (ділянка I на рисунку 3.6)
81
коефіцієнт |
інжекції значно |
менший від одиниці, бо |
|
IEP IÁ |
ðåê |
, і більшість дірок, |
інжектованих через ЕП, |
|
|
|
рекомбінують у базі з електронами.
h21Б |
|
I |
|
II |
III |
0 |
IE |
|
Рисунок 3.6 – Залежність h21Á від струму емітера
При збільшенні IE (ділянка II) дифузійні струми зростають швидше, ніж рекомбінаційні, і коефіцієнт перенесення зростає, збільшуючи h21Á . При великих струмах емітера (ділянка III) значно зростає інжекційна електронна складова струму емітера IEn за рахунок електронів від джерела U EÁ . Це приводить до зменшення частки діркового струму через ЕП, зменшується і, отже, коефіцієнт передачі транзистора h21Á .
Залежність h21Á f (UKÁ ) визначається зміною (модуля-
цією) товщини бази (рис. 3.7), а також лавинним множенням носіїв у КП під час пробою. При збільшенні U KÁ товщина запірного шару КП збільшується в напрямі
базової області, оскільки N AK N ÄÁ . Це супроводжується
зменшенням активної ширини бази і, отже, збільшенням коефіцієнта перенесення за формулою (3.7). При деякій
напрузі UKÁ виникає пробій КП, лавинне помно-
ження носіїв приводить до збільшення коефіцієнта М.
82
Внаслідок цього, згідно з формулою (3.16), зростає і стає більшим за одиницю коефіцієнт передачі h21Á .
h21Б
1
0 |
UКБ |
||
|
|
||
UКБпроб |
|||
|
Рисунок 3.7 – Залежність h21Á від напруги колектора
3.1.5 Схема вмикання транзистора зі спільним емітером та спільним колектором
Схему БТ зі спільною базою докладно розглянуто у п 3.1.3. Розглянемо тепер особливості й основні кількісні співвідношення для схем зі спільним емітером (ССЕ) та спільним колектором (ССК).
Схема зі спільним емітером
БТ у названій схемі вмикання показано на рисунку 3.8 для випадку активного режиму. Фізичні процеси в транзисторі аналогічні до процесів у ССБ.
Під дією напруги U ÁE в колі емітера протікає IE . У базі
цей струм розгалужується. Основна його частина йде до колектора, створюючи керовану складову вихідного струму. Друга, менша частина струму IE , йде в коло бази,
створюючи струм бази рекомбінації. Назустріч струму рекомбінації через базу протікає зворотний струм колектора IKÁ0 . Таким чином, вираз (3.10) є справедливим і для цієї
схеми. Але оскільки вхідним струмом в ССЕ є струм бази IÁ , то потрібно одержати залежність IÊ від IÁ . З цією
83
метою у формулу (3.10) потрібно підставити значення IE з формули (3.13). Одержимо
IK h21Á (IÁ IÊ ) IÊÁ |
, |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
звідки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
IK |
|
h21Á |
IÁ |
|
|
1 |
|
|
IÊÁ . |
(3.18) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
1 h21Á |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
||||
|
|
|
|
1 h21Á |
|
||||||||||
Уводячи позначення |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
h21E |
|
|
h21Á |
, |
|
|
|
(3.19) |
||||
|
|
|
|
h21Á |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
||||||
вираз (3.18) можна одержати у вигляді |
|
||||||||||||||
IK h21E IÁ (1 h21E )IÊÁ . |
(3.20) |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
||
З формули (3.20) випливає, що у ССЕ струм колектора |
|||||||||||||||
має керовану складову h21E IÁ , |
що залежить від вхідного |
||||||||||||||
струму, і некеровану IKE (1 h21E )IÊÁ . |
|
||||||||||||||
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
IK |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
IБ |
|
К |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
IKБ0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
Б |
|
|
n UКE |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
||
|
IБрек. |
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
E |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
+UБE |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
IЕ |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 3.8 – Струми БТ у схемі зі спільним емітером
84