Физические параметры транзистора.

Токи в транзисторе определяются рядом физических процессов в электронно-дырочных переходах и в объеме базы, характеризуемых соответствующими параметрами. Физические параметры играют важную роль при анализе работы транзистора на переменном токе с сигналами малых амплитуд. Большинство этих параметров являются дифференциальными величинами и используются в качестве так называемых малосигнальных параметров транзистора.

Рассмотрим основные процессы и физические параметры транзистора.

Токи в транзисторе.

В активном режиме работы транзистора дырки, инжектируемые из эмиттера, движутся затем в базе и втягиваются полем коллекторного перехода, образуя коллекторный ток I_K. В следствие рекомбинации в базе и других причин I_K < I_Э. На основании закона Кирхгофа для токов в цепях электродов транзистора можно записать: I_Э = I_K + I_Б.

В активном режиме к эмиттерному переходу приложено прямое напряжение и через переход течет ток I_Э, который содержит составляющие I_Эр и I_Эп – токов инжекции дырок из эмиттера в базу и электронов из базы в эмиттер, составляющую I_Эr – тока рекомбинации в эмиттерном переходе, а также ток утечки I_Эу:                                      I_Э = I_Эр + I_Эп + I_Эr + I_Эу.

Токами I_Эп, I_Эr, I_Эу пренебрежем: I_Э » I_Эр.

Ток коллектора – это ток через переход, к которому в активном режиме приложено обратное напряжение. Помимо обратного тока через коллекторный переход протекает ток экстракции дырок из базы в коллектор равный дырочной составляющей эмиттерного тока за вычетом тока, обусловленного рекомбинацией дырок в базе.

Ток базы может быть определен как разность токов эмиттера и коллектора.

Обратные токи переходов.

Обратным током коллектора (или эмиттера) называют ток при заданном обратном напряжении на коллекторном (или эмиттерном) переходе при условии, что цепь другого перехода разомкнута: I_Э = 0 (или I_К = 0)

Поскольку обратный ток коллектора, определяемый процессами генерации носителей в коллекторе, базе и коллекторном переходе, представляет собой не управляемую процессами в эмиттерном переходе часть коллекторного тока. Ток I_КБО играет важную толь в работе транзистора в активном режиме, когда коллекторный переход находится под обратным напряжением.

Соответственно обратный ток эмиттера I_ЭБО представляет собой составляющую эмиттерного тока, значения которого определяется процессами генерации носителей в эмиттере, базе и в области эмиттерного перехода. Этот ток имеет важное значение при работе транзистора в инверсном режиме (эмиттерный переход включен в обратном направлении).

Помимо токов I_КБО и I_ЭБО, измеряемых в режиме холостого хода в цепи эмиттера или коллектора соответственно, в транзисторе различают также обратные токи I_КБК и I_ЭБК.

Ток I_КБК, текущий через коллекторный переход при обратном напряжении на этом переходе, измеряется в условиях короткого замыкания цепи эмиттер – база. Аналогично ток I_ЭБК  – это ток в эмиттерном переходе при обратном напряжении на этом переходе и при условии, что цепь коллектор – база замкнута накоротко.

Коэффициенты передачи тока.

С учетом понятия обратного тока коллектора ток I_К для активного режима работы следует представить как сумму двух составляющих: тока I_КБО и части эмиттерного тока, который определяется потоком носителей, инжектированных в базу и дошедших до коллекторного перехода.

Следовательно,

                                  I_К = a I_Э + I_КБО.

называется коэффициентом эмиттерного тока. Обычно a < 1. В инверсном режиме (коллекторный переход включен в прямом, а эмиттерный – в обратном направлении) ток эмиттера равен:

                                  I_Э = a₁I_К + I_ЭБО.

называется инверсным коэффициентом передачи коллекторного тока. Как правило, a₁ < a.

С помощью коэффициентов a и a₁ можно установить связь между обратными токами:

                                  I_КБО = I_КБК(1 – aa₁);

                                  I_ЭБО = I_ЭБК(1 – aa₁);

В транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, входным током служит ток базы I_Б, а выходным, как и в схеме с ОБ, то коллектора I_К. Для схемы ОЭ, широко применяемой в радиотехнических устройствах на транзисторах, используется коэффициент передачи базового тока b. Выражение для b можно получить, решая его относительно тока I_К:

Запишем это выражение в виде

                                  I_К = b I_Б + I_КЭО.

Где    

и 

- обратный ток коллекторного перехода в схеме ОЭ при I_Б = 0.

Выражение для коэффициента передачи базового тока b легко получить используя эти соотношения: