Анализ коэффициента передачи тока эмиттера

Рассмотрим активный режим работы транзистора, включенного по схеме с общей базой (рис.4,b).

Для данной схемы ток эмиттера – входной, ток коллектора – выходной. В общем виде ток коллектора можно записать как

J _К = α J _Э×+ J _KБ0, (24)

где α – статический коэффициент передачи тока эмиттера, J _KБ0 - начальный ток коллектора. По своей сути J _KБ0 – обычный (т.е. очень маленький) ток запертого р-п- перехода, в данном случае коллекторного. Поскольку транзистор находится в активном режиме, то эмиттерный переход открыт. Это значит (см. рис.5), что на эмиттерном переходе прямое смещение, больше порогового, т.е. ток эмиттера на порядки превышает ток запертого перехода. Тогда (24) можно записать как: J _К α J _Э.

Соответственно, статический коэффициент передачи тока эмиттера можно определить как

, (25)

где и - инжекционные составляющие прямого тока эмиттерного перехода, - ток рекомбинации в слое объемного заряда эмиттерного перехода.

Вклад последнего слагаемого в ток эмиттера меняется в зависимости от уровня инжекции (т.е. величины прямого тока эмиттера). Это слагаемое будет преобладать при малых токах, а в области средних и больших токов им можно пренебречь. Таким образом, для области средних токов выражение (25) примет вид:

. (26)

Преобразуем выражение (26) чисто математически, умножив и разделив числитель и знаменатель на одно и то же число

. (27)

В результате коэффициент a можнопредставить в виде произведения трех коэффициентов: γ – коэффициента инжекции, β - коэффициент переноса неосновных носителей заряда через базу транзистора, a ^* - коэффициент размножения носителей заряда в коллекторном переходе.

Что касается последнего коэффициента a ^*, то в отсутствие ударной ионизации в коллекторном переходе он с высокой степенью точности равен единице.

Коэффициент инжекции (эффективность эмиттера) в области средних токов

Рассмотрим, от чего зависит коэффициент инжекции .

Для этого разделим числитель и знаменатель на J_{p Э инж}

, (28)

где последнее преобразование обосновано тем, что коэффициент инжекции дырок должен быть как можно ближе к единице, а это возможно при условии, что второе слагаемое в знаменателе много меньше 1. Отсюда следует, что для того чтобы коэффициент инжекции был, по-возможности, ближе к единице, эмиттер надо легировать гораздо сильнее базы.

Коэффициент переноса

Коэффициент переноса показывает, какая часть дырок, инжектированная эмиттером, дойдет до коллектора. Если за время жизни рекомбинируют все неравновесные носители заряда, то за время пролета активной базы прорекомбинирует t _A/ τ _A часть, где τ _А – время жизни неосновных носителей заряда в активной базе. Отсюда коэффициент переноса β можно определить как .

Подставив в это выражение t _A и τ _A, получим:

. (29)

Чем больше дырок дойдет до коллектора, тем ближе к единице будет коэффициент переноса, а значит, и коэффициент передачи тока эмиттера.