28. Біполярний транзистор (бт)

БТ – н/п прилад з двома взаємодіючими ЕДП та трьома виводами. Підсилюючі властивості якого обумовлені процесами інжекції та екстракції.

Винайдений в 1947 році Бардіном та Брейтейном.

БТ реалізується на структурі p-n-p або n-p-n

Емітер – область з якої здійснюється інжекція

Колектор – область де відбувається екстракція

База – область між еміторним та колекторним переходом, в якій відбувається інжекція

Взаємодія між емітер ним та колекторним переходами може існувати тільки якщо товщина бази буде набагато менше довжини дифузії носіїв що інжектуються крізь один з переходів.

Режими роботи:

1. Пряме включення або активний режим

2. Зворотнє включення або інверсний режим

3. Режим насичення

4. Режим відсічки

Для того щоб при прямому включенні неосновні носії заряду досягали колектора можна включити в базовій області електричне поле відповідної полярності.

Дрейфовий транзистор – коли Е не дорівнює 0, бездрейфовий транзистор – коли Е дорівнює 0

В дрейфовому транзисторі електричне поле може бути створене внаслідок градієнта (нерівномірного розподілу домішок)

Розглянемо в першому наближенні принцип дії на прикладі n-p-n транзистора з прямим включенням, без дрейфовий

Внаслідок інжекції в базову області крізь прямозміщенний емітер ний перехід попадають електрони.

Якщо базова область досить товста, то електрони крізь базовий вивод просто замкнули би електричне поле.

При тонкій базі електрони за час свого життя встигають дійти до колекторного перехода опиняються під дією його сильного поля, відбувається екстракція і виникає колекторний струм.

I_c≈I_e майже всі електрони дійшли до колектора, то U_вих=R_вих*I_к , U_вх=R_вх*I_е , R_вих>>R_вх

U_вих/ U_вх = R_вих /R_вх

Таким чином транзистор дає значне підсилення по напрузі.

29. Модель транзистора Гумеля-Пуна

Припустимо що колекторний і емітер ний переходи описуються моделлю для p-n-переходів.

Будемо розглядати схему підсилення транзистора що відповідає загальній базі.

Струми, які проходять крізь p-n-p структуру визначаються наступними рівняннями

Якщо

– заряд в базовій області

– густина струму в базовій області

Повний струм:

– струм насичення

Визначемо Q_B

- число Гумеля

- заряд обумовлений бар’єрною ємністю емітерного та колекторного переходу

- заряд обумовлений дифиренційною ємністю емітерного та колекторного переходу

Струми що пов’язані з бар’єрною ємністю можна визначити так:

Струми що пов’язані з дифиренційною ємністю можна визначити так:

Де – час життя інжектованих носіїв заряду

- струм інжекції

– рекомбінаційні струми

– струми рекомбінації на емітері та колекторі

Одержані вирази при структурі емітер колектор база складають імперичну модель Гумеля-Пуна. Одержаній моделі відповідає наступна електрична еквівалентна схема

Модель Гумеля-Пуна є найбільш повною моделлю БТ для її визначення потрібно більш ніж 20 параметрів що робить її досить незручною для практичного використання.