Физические процессы, протекающие в транзисторе, работающем в активном режиме

Рассмотрим работу бездрейфового транзистора, работающего в активном режиме.

Через эмиттерный переход происходит инжекция неосновных носителей в базу, поэтому на границе базы с эмиттерным переходом их концентрация выше равновесной. За счёт градиента концентрации эти носители переносятся к коллекторному переходу, работающему в режиме экстракции. Большинство носителей, инжектированных в базу, не успевают в ней рекомбинировать, и если её толщина , достигнув коллектора, втягиваются в него, создавая ток коллектора. Таким образом, ток коллектора создаётся за счёт тока эмиттера:

, (1.2.1)

a - коэффициент передачи тока эмиттера (h_21б в схеме с общей базой). I_кб0 - обратный ток коллекторного перехода при отключённом эмиттере, т.е. при I_э = 0: a <1, т.е. ток I_к - это часть тока I_э. Величина a учитывает потери в эмиттерном переходе, т.к. не весь ток эмиттера образуется за счёт инжекции основных носителей в базу, часть его образуется за счёт инжекции других носителей в эмиттер. Коэффициент инжекции

. (1.2.2)

А также происходят потери за счёт рекомбинации неосновных носителей на пути к коллектору. Коэффициент переноса:

. (1.2.3)

Чем тоньше база W, тем сильнее коэффициент переноса стремится к единице c ®1. Таким образом коэффициент передачи тока эмиттера можно записать как:

a = gc, (1.2.4)

где g коэффициент, стремящийся к единице.

Для того , чтобы g®1, эмиттер легируют значительно сильнее, чем базу, поэтому область эмиттера - низкоомная, область базы - высокоомная.

Ток I_кб0 - неуправляемая часть коллекторного тока, невелик, зависит от температуры, т.к. определяется концентрацией неосновных носителей в области коллектора и базы.

Ток базы складывается из рекомбинированных в базе неосновных носителей, тока инжекции от базы к эмиттеру и тока I_кб0 :

(1.2.5)

Баланс токов (закон Кирхгофа) в транзисторе:

(1.2.6)

Ток базы мал: I_б << I_э, т.к. a»1 (от 0,9 до 0,999), поэтому ток коллектора приблизительно равен току эмиттера: I_к » I_э.