Дырка - эмиттер
Cтраница 2
Кроме того, возникает ток дырок из коллектора в базу, так как потенциал коллектора относительно базы положителен. В результате коллекторный ток равен теперь разности токов, один из которых составляется дырками эмиттера и течет из базы в коллектор, а другой - в обратном направлении. При увеличении отрицательного потенциала базы обе составляющие увеличиваются, однако их разность остается практически постоянной; увеличивается лишь ток базы. Отсюда следует, что база теряет управляющее действие. Этому соответствует линия критического режима, в которую сливаются восходящие участки выходных характеристик ( рис. 3.5, а) при разных токах базы. [16]
Ток / ко создается неосновными носителями - дырками базы и электронами коллектора. Для них поле пк является ускоряющим и в коллекторной цепи ток / кэ и ток, обусловленный дырками эмиттера, совпадают. [17]
 |
К пояснению принципа работы транзистора. [18] |
Ег в прямом ( пропускном) направлении, а к коллекторному переходу приложено напряжение Ez в обратном направлении. При замыка-дии-ключрй KI и / С через эмиттерныйр - / г-переход пройдет прямой ток, создаваемый направленным движением основных носителей заряда: дырок эмиттера ( на рис. 12 - 8 дырки показаны светлыми кружками, а электроны - темными) и электронов базы. [19]
Основные носители заряда коллектора ( дырки), вследствие того что потенциальный барьер коллекторного перехода велик, практически не могут уйти из коллектора в базу. Через транзистор происходит сквозное движение дырок от эмиттера через базу к коллектору и лишь незначительная часть их из-за рекомбинации с электронами базы не доходит до коллектора. Часть электронов базы, рекомбинировавших с дырками эмиттера, восполняется электронами источника, которые поступают в базу через ее вывод. [20]
На рис. 4 - 5, а показана энергетическая диаграмма транзистора в равновесном состоянии. Легко видеть, что электроны базы и дырки эмиттера и коллектора находятся в потенциальных ямах, из которых они могут перейти в смежный слой только благодаря достаточно большой тепловой энергии. Наоборот, дырки базы и электроны эмиттера и коллектора находятся на потенциальных гребнях, с которых они могут свободно переходить в смежный слой. В равновесном состоянии на обоих переходах имеется динамическое равновесие между потоками дырок з также между потокиГу н злсктроноз /, протекающих в ту и другую сторону. [21]
На рис. 4 - 5, а оказана энергетическая диаграмма транзистора в равновесном со-тоянии. Легко видеть, что лектроны базы и дырки эмиттера и коллектора находятся в потен-иальных ямах, из которых они могут перейти в смежный слой только лагодаря достаточно большой тепловой энергии. Наоборот, дырки азы и электроны эмиттера и коллектора находятся на потенциаль-ых гребнях, с которых они могут свободно переходить в смежный лой. В равновесном состоянии на обоих переходах имеется динами-еское равновесие между потоками дырок ( а также между потоками лектронов), протекающих в ту и другую стороны. [22]
В активном режиме транзисторы используют для усиления электрических сигналов с минимальными искажениями формы. Под действием напряжения эмиттер - база 11эъ основные носители заряда эмиттера ( дырки) преодолевают эмиттерный переход. Навстречу им диффундирует значительно меньшее количество основных носителей базы ( электронов), поскольку концентрация примеси в базе намного меньше, чем в эмиттере. Часть дырок эмиттера рекомби-нирует с электронами вблизи перехода Я /, а остальные инжектируются ( впрыскиваются) в базовую область. [23]
В активном режиме прямое смещение эмиттерного перехода создается за счет включения постоянного источника питания 1 / ЭБ, а обратное смещение коллекторного перехода - за счет включения источника t / KB. Величина 11ЭБ имеет небольшое значение, близкое к высоте потенциального барьера, и составляет доли вольт. Величина t / KB на порядок больше С / ЭБ и ограничивается напряжением пробоя коллекторного перехода. При включении источников питания 1 / ЭБ и 1 / КБ потенциальный барьер эмиттерного перехода снижается за счет С / Эв а потенциальный барьер коллекторного перехода повышается за счет 1 / КБ. Дырки эмиттера легко преодолевают понизившийся потенциальный барьер и за счет диффузии инжектируются в базу, а электроны базы - в эмиттер. Дырки эмиттера диффундируют в базе в направлении к коллекторному переходу за счет перепада плотности дырок по длине базы, большинство из них доходит до коллекторного перехода, а незначительная часть рекомбинирует с электронами базы. Для уменьшения потерь дырок на рекомбинацию базу делают тонкой. Распространяясь вдоль коллектора за счет перепада плотности вдоль коллектора, дырки достигают контакта коллектора и рекомбинируют с электронами, подходящими к выводу от источника. [24]
В активном режиме прямое смещение эмиттерного перехода создается за счет включения постоянного источника питания 1 / ЭБ, а обратное смещение коллекторного перехода - за счет включения источника t / KB. Величина 11ЭБ имеет небольшое значение, близкое к высоте потенциального барьера, и составляет доли вольт. Величина t / KB на порядок больше С / ЭБ и ограничивается напряжением пробоя коллекторного перехода. При включении источников питания 1 / ЭБ и 1 / КБ потенциальный барьер эмиттерного перехода снижается за счет С / Эв а потенциальный барьер коллекторного перехода повышается за счет 1 / КБ. Дырки эмиттера легко преодолевают понизившийся потенциальный барьер и за счет диффузии инжектируются в базу, а электроны базы - в эмиттер. Дырки эмиттера диффундируют в базе в направлении к коллекторному переходу за счет перепада плотности дырок по длине базы, большинство из них доходит до коллекторного перехода, а незначительная часть рекомбинирует с электронами базы. Для уменьшения потерь дырок на рекомбинацию базу делают тонкой. Распространяясь вдоль коллектора за счет перепада плотности вдоль коллектора, дырки достигают контакта коллектора и рекомбинируют с электронами, подходящими к выводу от источника. [25]
Это время больше, чем среднее время пролета зарядов между электродами под действием поля; заряды успевают пройти путь до 1 мм даже просто за счет диффузии. V-границы у коллектора) определяет эффект усиления. Действительно, за счет диффузии, а также под действием поля ( в нитевидном усилителе именно поле определяет перемещение неосновных носителей тока) впрыснутые дырки будут перемещаться к коллектору. Достигнув района коллектора, они затягиваются на коллектор, на который в нашем случае подано отрицательное смещение. V-слой у коллектора само по себе создает эффект повышения проводимости этого слоя. Таким образом, инжекция дырок эмиттера резко понизит сопротивление Р - Л - слоя у коллектора. Прп этом напряжение батареи в цепи коллектора перераспределится и большая часть его придется на нагрузочное сопротивление R, что приводит к возможности усиления сигнала эмиттера и по напряжению и по мощности. [26]
Принцип действия транзисторов помогают уяснить зонные или энергетические диаграммы, позволяющие представить энергетические состояния р-п - р структуры при различных режимах работы прибора. На рис. 4.3, а представлена энергетическая диаграмма транзистора, находящегося в равновесном состоянии. Такой режим имеет место либо при замкнутых, как показано на рис. 4.3, б, либо при разомкнутых электродах. Уровень Ферми в этом случае занимает одинаковое положение для всех трех областей транзистора. Аналогично сопротивление слоя р2 меньше сопротивления слоя пь Отметим, что лишь первые транзисторы, изготовленные методом сплавления, имели коллекторный слой низкоомным, что приводило к сильной зависимости ширины базы, а следовательно, и эффективности транзистора от коллекторного напряжения. Этот эффект будет рассмотрен ниже. Из диаграммы видно, что электроны базы и дырки эмиттера и коллектора находятся в потенциальных ямах. Для перехода в смежный слой им нужно сообщить очень большую энергию, равную высоте потенциального барьера, что можно реализовать лишь при очень высоких температурах. При рабочих температурах потенциальный барьер преодолевает лишь небольшая часть неосновных носителей, которые образуют диффузионные составляющие электронного тока эмиттера / мэдифи коллектора / пкдиф и диффузионные составляющие дырочного тока эмиттера / рэдиф и коллектора / ркдаФ - Для дырок базы и электронов эмиттера и коллектора имеет место другая картина. Они находятся на потенциальных холмах и легко переходят в соседнюю область. [27]
Страницы: 1 2