Токи в транзисторе в активном режиме.

Транзистор находится в активном режиме, если он работает в диапазоне между состоянием насыщения и состоянием отсечки. Переход эмиттер-база включен в прямом направлении (открыт), а переход коллектор-база — в обратном (закрыт). Активный режим используют при работе транзистора в усилителях. Для n-p-n: так как эмиттерный переход смещён в прямом направлении, происходит инжекция носителей из эмиттера в базу. Поскольку область эмиттера легирована сильнее, чем область базы, поток электронов преобладает над потоком дырок. Из-за малой толщины базы почти все электроны, пройдя базу, достигают коллектора. Только малая доля электронов рекомбинирует в базе с дырками. Коллекторный переход смещён в обратном направлении, поэтому электроны, достигшие коллекторного перехода, втягиваются полем перехода в коллектор. Происходит экстракция электронов в коллектор. Токи транзистора, работающего в активном режиме, связаны соотношениями: . Множитель называют коэффициентом передачи тока эмиттера. У интегральных транзисторов

Работа биполярного транзистора в активном режиме основана на сочетании процессов инжекции носителей через один переход и собирания их на другом переходе. Концентр.примесей в эмиттере знач. больше, чем в базе и коллекторе. Поэтому электронная составляющая токаn-p-n-транзистора является преобладающей. В активном режиме ток коллектора управл. током эмиттера (или напряжением эмиттерного перехода) и почти не зависит от напряжения на коллекторном переходе, поскольку последний смещен в обр. направлении. Активный режим является основным, если транзистор используется для усиления сигналов.

Для p-n-p: Ток коллектора, вызванный инжекцией основных носителей через эмиттерный переход, называют управляемым током коллектора I_{к упр} = geMI_э, где geM = h_21Б < 1 называют статическим коэффициентом передачи тока эмиттера. Часто h_21б обозначают как a. Значения h_21Б лежат в диапазоне 0, 95¼ 0, 999.

Кроме управляемого тока коллектора I_{к упр} через коллекторный переход протекает обратный неуправляемый ток I_кб0, обусловленный экстракцией собственных неосновных носителей базы (дырок) и коллектора (электронов):

I_к = h_21БI_э + I_кб0. (1)

Обратный ток коллекторного перехода I_кб0 совпадает по направлению с управляемым током коллектора I_{к упр}, а в цепи базы I_кб0 противоположен току рекомбинации I_б = I_{б рек} – I_кб0. Величина I_кб0 для германиевых транзисторов составляет десятки миллиампер, а кремниевых транзисторов – сотни наноампер, причем сильно зависит от температуры,

Из принципа работы видно, что I_э разветвляется на ток базы I_б и коллекторный ток I_к

I_э = I_б + I_к. (2)

Это выражение называют внутренним уравнением транзистора.

Связь между выходным током I_к и входным током I_б транзистора, включенного по схеме с ОЭ, можно получить из (1) и (2):

,

где – статический коэффициент передачи тока базы (другое обозначение b); – начальный (сквозной) ток транзистора. Коэффициент h_21Э принимает значения десятки¼ сотни. Поэтому транзистор, включенный по схеме с ОЭ, является хорошим усилителем тока.