Если из схемы на рис. 11,а исключить последовательные сопротивления областей Rээ', RББ', RKK', то получится основная (простейшая) модель Эберса-Молла (рис.12). В этой модели напряжения на диодах равны напряжениям внешних источников питания.
Рисунок 12 – Эквивалентная схема идеализированного транзистора
В усложненных моделях кроме сопротивлений областей для повышения точности модели следует учитывать эффект Эрли. В реальном БТ изменение напряжений на переходах UЭБ и UКБ вызывает изменение толщины обедненных слоев перехода и смещение границ базовой области, т.е. изменение ширины базовой области. Особеннозаметноизменение ширины базы при подаче обратных напряжений на переходы. В нормальном активном режиме, когда на эмиттерном переходе прямое напряжение, а на коллекторном обратное и сравнительно большое по величине, толщина коллекторного перехода значительно больше, чем эмиттерного, и влиянием смещения границы эмиттерного перехода можно пренебречь. Поэтому увеличение (по модулю) обратного напряжения UКБ будет приводить к расширению коллекторного перехода и сужению базовой области.
К каким же последствиям может привести эффект Эрли? Для определенности рассмотрим увеличение обратного напряжения UКБ, приводящее к уменьшению ширины базовой области WБ.
1. Уменьшение WБ вызовет рост градиента концентрации неосновных носителей в базе и, следовательно, рост тока эмиттера. На рис. 13 увеличение модуля | UКБ| от | UКБ1| до | UКБ2| при постоянном (заданном) напряжении UЭБ соответствует переходу от распределения 1 к распределению 2. Так как θЭ2 > θЭ1 (увеличение градиента), то IЭ2 > IЭ1.
2. В ряде случаев при изменении UКБ требуется сохранить ток эмиттера. Чтобы вернуть IЭ от значения IЭ 2 к значению IЭ 1, необходимо уменьшить напряжение на эмиттерном переходе до значения, при котором градиент вернется к исходному значению (θЭ3 = θЭ1), а распределение изобразится прямой 3 (A'C), параллельной прямой АБ.
3. Уменьшение WБ приведет также к росту коэффициента переноса æБ в базе. В случае поддержания постоянства тока эмиттера это будет сопровождаться уменьшением тока базы IБ. Однако можно доказать, что IБ также уменьшится, но в меньшей мере, если IЭ не возвратится к исходному значению.
4. Увеличение коэффициента переноса при уменьшении WБ означает некоторый рост статических коэффициентов передачи α и β.
5. Рост α и IЭ при уменьшении WБ приведет к увеличению коллекторного тока: IК = α IЭ + IКБО. Так как α ≈ 1 и его рост относительно мал, даже если он достигнет предельного значения (α = 1), то основное влияние окажет рост IЭ.
6. В ряде случаев требуется при уменьшении ширины базы из-за эффекта Эрли сохранять неизменным ток базы. Для компенсации произошедшего уменьшения IБ необходимо дополнительно увеличить IЭ (т.е. общий поток инжектированных в базу носителей) в соответствии с формулой:
IБ = (1 –α )IЭ – IКБ0
Для учета этого эффекта, приводящего к появлению наклона выходных характеристик в нормальном активном режиме, можно между точками К' и Э' включить зависимый генератор тока (UК'Э'/UА)I'Э, где UА – параметр, называемый напряжением Эрли. Чем меньше выходная характеристика отклоняется от горизонтальной прямой, тем больше напряжение UА. Иногда вместо генератора тока включают резистор, сопротивление которого определяется наклоном выходной характеристики.
Дальнейшее уточнение модели может быть достигнуто введением, параметров, учитывающих зависимость коэффициентов передачи токов αN, αI от величины выходного тока и температуры. Однако уточнения модели приводят к увеличению числа параметров, используемых для описания модели. На рисунке 14 изображены выходные ВАХ реального транзистора, учитывающие пробой p-n перехода.
Рисунок 14 - Выходные ВАХ реального транзистора с ОБ
