Внутренние параметры биполярных транзисторных структур

Внутренними параметрами транзисторных структур называются величины, связывающие между собой её токи. Различают интегральные (статические) и дифференциальные параметры. Внутренними параметрами являются коэффициенты передачи тока эмиттера и тока базы.

Коэффициент передачи тока эмиттера. Статический коэффициент передачи тока эмиттера связывает между собой токи коллектора и эмиттера:

= + , (2)

откуда =

Дифференциальный коэффициент , определяемый производной тока коллектора по току эмиттера при постоянном напряжении коллектора, равен

= при = const

Наиболее употребительным является коэффициент . Важное практическое значение имеет его зависимость от электрического режима и в первую очередь от тока эмиттера, которую иллюстрирует график зависимости на рис.8.

Зависимость имеет вид кривой с максимумом. В области малых значений тока эмиттера коэффициент мал из-за малой величины , небольшой скорости диффузии инжектируемых в базу дырок и отсюда относительно высокой степени рекомбинации их с электронами. С увеличением тока возрастает и скорость диффузии, что уменьшает рекомбинационный ток базы и ток коллектора возрастает. Однако с ростом тока эмиттера растет также количество дырок и электронов, находящихся одновременно в базе, что увеличивает ток рекомбинации; возрастает и диффузионная электронная составляющая тока базы. Это приводит к замедлению роста коэффициента с увеличением тока эмиттера и, наконец, к его уменьшению.

Дифференцируя ток коллектора, определяемый соотношением (2), можно получить

= + ,

откуда следует, что на пологом участке характеристики, где можно пренебречь зависимостью , можно считать, что коэффициент передачи = , т.е. дифференциальный коэффициент передачи равен статическому.

Коэффициент передачи тока базы. Соотношение между токами коллектора и базы можно получить, решая совместно уравнения () и ():

= + , (3)

где = /(1- ) – интегральный (статический) коэффициент передачи тока базы; = /(1- ) – обратный ток коллектор – эмиттер при разомкнутом выводе базы.

Формула (3) свидетельствует о возможности управления током коллектора путем изменения тока базы. При этом неуправляемая составляющая тока коллектора оказывается больше, чем в случае управления током коллектором путем изменения тока эмиттера, т.е. при >> 1, поскольку 1.

Можно показать, что статический коэффициент передачи базового тока определяется равенством

=( - )/( + ) / (4)

Чаще используется дифференциальный коэффициент передачи тока базы

= при = const

Связь между дифференциальными коэффициентами и так же, как связь между соответствующими статическими коэффициентами выражается формулой

= (5)

Если пренебречь зависимостью коэффициента от тока эмиттера, как и в случае с коэффициентом , то можно считать, что коэффициент = .

В области рабочих режимов (области эксплуатации) коэффициент обычно близок к единице, а коэффициент может составлять десятки – сотни.