§ 15.29. Принцип работы биполярного транзистора.

Рассмотрим принцип работы транзистора -типа в схеме с общей базой (рис. 15.20, а). Вследствие диффузии в переходном слое между эмиттером и базой и между базой и коллектором имеются объемные заряды (на рис. 15.19, а не показаны). В -области объемные заряды отрицательны, а в -области — положительны.

Объемные заряды в каждом переходном слое создают электрическое поле, вектор напряженности которого направлен от к -области, т. е. поле препятствует Движению носителей положительных зарядов из в -область и движению носителей отрицательных зарядов из в -область.

Рис. 15.20

Разность потенциалов на переходном слое между и -областями называют потенциальным барьером. Потенциальные барьеры зависят от ЭДС и полярности каждого источника ЭДС, включенного в схему. Так, включение источника ЭДС в схему (рис. 15.20, а) приводит к уменьшению потенциального барьера между эмиттером и базой по сравнению с разностью потенциалов на этом слое, когда источник ЭДС не включен. В свою очередь, включение источника ЭДС приводит к увеличению потенциального барьера между базой и коллектором по сравнению с разностью потенциалов на этом слое, когда не включена.

Объясняется это тем, что результирующая напряженность поля на переходном слое коллектор — база при наличии ЭДС равна сумме напряженностей от объемных зарядов и от ЭДС тогда как на переходном слое эмиттер — база результирующая напряженность поля при наличии ЭДС равна разности напряженностей от объемных зарядов и от ЭДС

Кривая 1 на рис. 15.19, г — зависимость изменения потенциала вдоль триода при отсутствии ЭДС а кривая 2 — при наличии ЭДС При сниженном потенциальном барьере между эмиттером и базой энергетический уровень части носителей зарядов оказывается достаточным для того, чтобы от эмиттера к базе, соединенной с отрицательным полюсом источника ЭДС двигались дырки (носители положительных зарядов).

Небольшое количество отрицательных зарядов движется при этом от базы к эмиттеру, ноток, создаваемый ими, относительно мал, так как концентрация атомов примесей в области базы значительно меньше концентрации атомов примесей в эмиттере.

Хотя в -области при этом и происходит частичная рекомбинация положительных и отрицательных зарядов, однако благодаря малой толщине -слоя большая часть дырок успевает продрейфовать к переходному слою между базой и коллектором. В переходном слое между базой и коллектором носители положительных зарядов оказываются под воздействием сильного электрического поля, образованного источником ЭДС (обычно ). Под действием этого поля дырки втягиваются в область коллектора и движутся к электроду коллектора. Таким образом, большая часть дырок, вышедших из эмиттера и прошедших в -область, устремляется к коллектору (потенциал коллектора отрицателен по отношению к потенциалу базы и потенциалу эмиттера).

В результате к электроду базы подходит лишь незначительное количество дырок, вышедших из области эмиттера и прошедших в область базы.

При принятых на рис. 15.20, а положительных направлениях для токов ток эмиттера равен сумме тока коллектора и тока базы

Отношение тока коллектора к току эмиттера и зависит от режима работы.

В транзисторе коллекторным током и падением напряжения между электродами коллекторной цепи можно управлять путем изменения ЭДС

Следует иметь в виду, что при изменении полярности ЭДС в схеме (рис. 15.20, а) транзистор теряет свойство управляемости и на участке между базой и коллектором работает как обычный неуправляемый диод. Этот режим является ненормальным режимом работы транзистора.

Рис. 15.21

Принцип действия транзистора -типа аналогичен принципу действия транзистора -типа. Но концентрация атомов примесей в базе транзистора -типа много меньше концентрации примесей в -области эмиттера. В транзисторе -типа в область базы поступают не дырки, а электроны. Полярность включения источников питания транзисторов -типа противоположна полярности источников питания транзистора -типа. В соответствии с этим направления прохождения токов в соответствующих ветвях для этих типов транзисторов противоположны.