Токи в транзисторе, баланс токов в БТ

Рисунок 45 – Токи в транзисторе, при подключении источника:

а – только коллекторного, б – только соединение коллектора с базой, в – эмиттерного и коллекторного

Рассмотрим токи, протекающие в транзисторе. Если подать напряжение только на коллекторный переход, то через транзистор будет протекать небольшой коллекторный ток I_КБ0 (см. рисунок 45 а).

Рассмотрим случай, когда на эмиттерный переход подано напряжение, а напряжение на коллекторном переходе равно нулю. Через транзистор протекает большой эмиттерный ток, который имеет две составляющие

I_Э = I_ЭР + I_ЭN ( )

I_ЭN - ток дырок, I_ЭР - ток электронов. Дырочная и электронная составляющая тока не одинакова I_ЭN << I_ЭР. Электронной составляющей можно пренебречь.

Дырки перемещаются из эмиттера в область базы, в результате тока диффузии, и далее перемещаются в область коллектора. Из-за малой толщины слоя базы только небольшая часть дырок рекомбинирует в слое базы (I_{Э РЕК}), основная же часть перебросится в область коллектора. На коллекторе протекает ток(I_КР), почти равный току эмиттера.

I_КР = I_ЭР - I_{Э РЕК} » I_Э ( )

При этом для него будет соответствовать равенство

Iкp = aIэ, ( )

где a - коэффициент передачи тока эмиттера.

Если теперь подать напряжение на коллектор (см. рисунок 45 в), то под действием коллекторного напряжения будет еще протекать небольшой обратный ток коллектора (I_КБ0). Обратный ток коллектора будет состоять из двух составляющих

I_К = aI_Э + I_КБ0 ( )

Ток I_КБ0 является третьей составляющей тока базы, причем он направлен навстречу току базы

I_Б = I_ЭN + I_{Э РЕК} – I_КБ0 ( )

Ток базы незначителен. Он является вредным для транзистора, и стараются его уменьшить, так как если бы слой базы имел большую толщину, то большое количество дырок рекомбинировало бы в слое базы и они не дошли бы до коллекторного перехода (толщина слоя базы 10-20мкм.), соответственно, ток коллектора был бы малым. Уменьшить толщину слоя базы можно увеличением обратного напряжения на коллекторном переходе, что приводит к увеличению запирающего слоя. Но чрезмерное увеличение обратного напряжения может привести к уменьшению эмиттерного и коллекторного перехода, транзистор перестанет работать.

В транзисторе выполняется баланс токов:

I_К = I_Б + aI_{Э РЕК} ( )