Тепловой ток коллектора

Тепловым током коллектора I_к0 называют коллекторный ток I_к, измеренный в режиме разомкнутого эмиттерного перехода (режим холостого хода в эмиттерной цепи I_эр = 0 при большом обратном смещении на коллекторном переходе).

Тепловой ток коллектора отличается от обратного тока диодного p‑n перехода, поскольку в биполярном транзисторе есть еще и эмиттерный переход.

Из уравнения (5.16) следует, что условие I_эр = 0 определяет следующее уравнение для распределения дырок p_n(x) по базе биполярного транзистора:

. (5.27)

Продифференцировав уравнение (5.27) по х, рассчитаем затем градиент при х = W:

.

Умножив градиент на коэффициент qDS, получаем тепловой ток коллектора:

. (5.28)

Поскольку W << L, гиперболический тангенс легко разлагается в ряд: .

. (5.29)

Из уравнения (5.29) следует, что тепловой ток коллектора I_к0 много меньше теплового тока диодного p‑n перехода: .

Легко показать, что в случае изменения теплового тока коллектора на эмиттерном переходе транзистора появится небольшое отрицательное напряжение U_э.

Действительно, из уравнения (5.7) следует, что при I_э = 0 напряжение U_э будет:

.

Если значение коэффициента передачи a равняется a = 0,98, то численное значение ln(0,02) ~ –5. Тогда U_э = -5 kT/q = -0,1 В.

При измерении теплового тока коллектора число дырок в базе очень мало, поскольку цепь эмиттера разомкнута. Даже на границе с эмиттерным переходом концентрация дырок p_n(0) будет много меньше, чем равновесная концентрация p₀:

.