Физические процессы в БТ при его работе в активном режиме

Для анализа физических процессов в БТ примем следующие условия:

1. Структура транзистора: р-n-р .

2. Режимы работы транзистора: АР (т.е. U_ЭБ > 0; U_КБ < 0).

3. Эмиттер легирован сильнее, чем база ( N_аЭ >>N_dБ).

Физические процессы:

1. U_ЭБ >0 ® ¯j_ЭБ = j_ЭБ - U_ЭБ ; U_КБ < 0 ® ­j _КБ = j _КБ +|U|.

2. ¯j_ЭБ ® диффузия «+» из Э в Б и «-» из Б в Э, но так как N_аЭ >>N_dБ , то учитывается только инжекция «+» из Э в Б.

3. Инжекция «+» из Э в Б ® ­ «+» в Б вблизи ЭП ® релаксация восстанавливает электронейтральность Б и Э (то есть из плюса U_ЭБ «+» ® Э, а из минуса U_ЭБ «-» ®Б).

4. «+» и «-» диффундируют в Б от ЭП к КП (в результате возникновения градиентов концентраций «+» и «-» в Б) ® большая часть ( ~99%) достигают КП, не успевая рекомбинироваться.

5. «+» у КП попадает в ускоряющее поле КП ® процесс экстракции «+» из Б в К ® ­ «+» в К ® релаксация восстанавливает электронейтральность Б и К (из минуса U_КБ «-» ® К, а лишнее «-» из Б «стекают» в плюс U_КБ .

Выводы

1. В АР через транзистор протекает сквозной ток от Э через Б к К. Незначительная его часть (в результате рекомбинации «+» и «-» в Б) ответвляется в Б (I_Б » 0,01 I_Э), при этом всегда выполняется равенство: I_Э = I_К + I_Б.

2. На выходной ток (I_К) влияние U_ЭБ значительно сильнее, чем U_КБ , т.к. именно U_ЭБ определяет I_Э , а следовательно и I_К (I_К » 0,99I_Э).

3. В АР I_К » I_Э, а U_КБ >> U_ЭБ (U_{КБ =} 5…10В, а U_ЭБ = 0,2…0,5В). Поэтому Р_вых (выходная мощность) во много раз превышает Р_вх (входная мощность).

Это означает, что транзистор обладает усиленными свойствами.

Способность биполярного транзистора усиливать электрические сигналы является основным его достоинством по сравнению с полупроводниковыми диодами, которые могут осуществлять лишь преобразование сигналов.