Зависимость коэффициента передачи по току о тока коллектора

При этом функционал коэффициента передачи по току преобразуется к виду:

β=F[Ik] Uкэ, Т˚С=const, (12)

График зависимости β о тока коллектора представлен на рис.9.

Рис.9. Зависимость коэффициента передачи по току
от тока коллектора

При рассмотрении зависимости рис.9 необходимо учитывать, что I_k=α I_э+I_ko и выражение (10) записать в виде:

, (13)

Из теории работы биполярного транзистора следует, что ток эмиттера зависит от значения напряжения на переходе эмиттер – база I_э=f(U_бэ) и определяется током диффузии дырок через базу

, (14)

где е – заряд электрона; S – площадь перехода эмиттер – база; D_p – коэффициент диффузии дырок в базе; - градиент концентрации дырок в базе. Коэффициент диффузии связан с длиной диффузии соотношением:

, (15)

где τ – время жизни носителей заряда.

При увеличении напряжения эмиттер – база растет избыточная концентрация дырок на границе перехода эмиттер – база, возрастает градиент концентрации и увеличивается скорость движения носителей заряда в базе, что уменьшает рекомбинационные потери в базе и ведет к росту коэффициента передачи по току. В этом случае коэффициент диффузии дырок в базе определяется соотношением:

, (16)

где D_po – коэффициент диффузии при малом уровне инжекции дырок из эмиттера в базу. Поэтому на участке АВ рис.9 изменяется уровень инжекции дырок из эмиттера в базу, растет коэффициент диффузии (16) и длина диффузии L_p (15), что ведет к росту коэффициента передачи по току и в точке В он принимает максимальное значение β_max. Существует оптимальное значение тока коллектора I_{к опт}, при котором достигается β_max. Для маломощных биполярных транзисторов I_{к опт} (1 3) мА, а для мощных транзисторов - I_{к опт} (30 80) мА.

При увеличении тока коллектора более I_{к опт} начинает сказываться уменьшение эффективности эмиттера γ (13) из–за уменьшения удельного электрического сопротивления базы ρ_б, которое определяется:

(17)

При малых значениях тока эмиттера (а равно и тока коллектора) дырочная составляющая электропроводности базы σ_бр имеет малое значение и ρ_б достаточно велико. При больших токах эмиттера, когда p_n>> n_n, увеличивается σ_бр и ρ_б уменьшается, а это приводит к уменьшению эффективности эмиттера γ, коэффициента α и в том числе коэффициента передачи по току биполярного транзистора в схеме включения с общим эмиттером β ( участок ВС рис. 9 ). Изменение β на участке ВС рис.9 происходит достаточно плавно.