Транзистордың активті режимде жұмыс істеу принципі

Транзисторлық құрылымдағы физикалық процестер эмиттерлік және коллекторлық өткелдердің күйімен анықталады. Біздің жалғыз p-n өткел үшін жасаған тұжырымдарымыз транзистордың әрбір p-n өткелі үшін күшін сақтайды. Тепе-теңдік күйде әрбір p-n өткел арқылы ағатын, электрондар мен кемтіктердің арасындағы динамикалық тепе-теңдік байқалады және қорытынды токтар нөлге тең. Қалыпты активті режимде транзистор электродтарына Е_ЭБ жәнеЕ_КБ кернеулерін бергенде, 5.3-суретте көрсетілгендей, эмит­терлік өткел тура, ал коллекторлық өткел кері бағытта ығысады. Потенциалдық тосқауылдың төмендеуі нәтижесінде электрондар эмиттер облысынан эмиттерлік өткел арқылы база облысына (электрондар инжекциясы), ал кемтіктер – базадан эмиттер облысына сіңеді. Бірақ, базаның меншікті кедергісі жоғары болғандықтан, заряд тасушылардың электрондық ағыны кемтіктікінен басым болады да, базада электрондардың үлесі көбейеді. ЭӨ-дегі толық токтың құрамын мөлшерлеу үшін эмиттерлік инжекция немесе тиімділік еселігі пайдаланылады

γ_э = I_эө/ (I_эө+I_эө) = I_эө/I_э,

мұндағы I_эр және I_эn – эмиттерлік өткел тогының кемтіктік және электрондық құраушылары;

I_э – өткелдің толық тогы.

мәні аралығында болады.

Коллекторлық өткел кері бағытта ығысады, сондықтан электрондардың базадан коллекторға шығуы күшейеді де, базада коллектормен шекарада электрондардың үлесі азаяды.

Базада электрондар үлесінің градиенті пайда болуы нәтижесінде электрондар ЭӨ-ден КӨ-ге енеді.

Базаның ені диффузиялық қалыңдықтан көп есе аз болғандықтан, базаға енген электрондардың көбі ондағы кемтіктермен әсерлесіп үлгермейді. Электрондардың тек аздаған бөлігі ғана кемтіктермен әсерлеседі (шамамен 1 %). Электрондардың қалған 99 %-і коллекторға жетеді де, коллекторлық өткелдің үдетілген өрісіне түсіп, оған тартылады (электрондардың шығуы). Базаның бейтараптығына байланысты одан сыртқы тізбекке шықпа бойынша электрондардың кемтіктермен әсерлескен бөлігі кетеді де, база тогын құрайды.

Осылайша, эмиттерлік өткел тогы коллекторлық өткел тогынан біршама үлкен болады. Транзистордың коллекторлық өткеліне жеткен және коллектор тогын құрайтын қосалқы заряд тасушылардың салыстырмалы мөлшері

тасымалдау еселігімен δ_өтк сипатталады

δ_өтк = I_кө /I_эө = 0,98÷0,995.

Коллектор тогын I_кө өсіру үшін, электрондардың өмір сүру уақыты базадағы тасымалдау уақытынан әлдеқайда үлкен болуы қажет. Ол үшін:

– базадағы қоспалардың үлесін азайту қажет, сонда эмиттер тогының әсерлесуші құраушысы I_эәсер азаяды;

– база енін w азайту қажет;

– коллекторлық өткелдің ауданы эмиттерлік өткел ауданынан әлдеқайда үлкен болуы қажет S_кө >> S_эө.

Коллекторлық өткелде соққы ионизация әсерінен заряд тасушылардың көбеюі туындауы мүмкін, ол көбею еселігімен сипатталады

M=1/ [1-(U_кері/U_тура)ⁿ],

мұндағы транзистор материалына байланысты қабылданады.

Эмиттер тогын коллектор тізбегіне берудің жалпы еселігі

α=I_кө/I_э = γ_э· δ_өтк ·M.

Нақты құрылымдар үшін .

Эмиттерлік өткелдің кедергісі аз (жүздеген ом), ал коллекторлық өткелдің кедергісі жүздеген килоомды құрайды.

Коллекторлық тізбекке тіркей жалғанған жүктеме кедергісі R_ж ≈1кОм қосылсын делік, ол транзистордың жұмыс істеу режиміне әсерін тигізбейді, бірақ кедергіден үлкен кернеу алуға болады.

Эмиттер тізбегіне айнымалы сигнал көзін Е_с қосу базада инжекцияланатын қосалқы заряд тасушылардың санын өзгертеді және эмиттер мен коллектор тогының Е_с-мен бірдей өзгеруіне әкеледі. жүктемесінде жиілігі кіріс сигналдың жиілігіне тең күшейтілген кернеу бөлінеді, бірақ бұл кездегі шығыс сигналдың кернеуі кіріс сигналдан Е_с әлдеқайда үлкен болады. Осылайша сигналдың күшейтілуі жүзеге асады.