В конкретных электронных схемах он включается как четырехполюсник, у которого имеются входная и выходная цепи. Один из электродов транзистора является общим. Возможны 3 схемы включения: схема с общей базой (ОБ, рис а), схема с общим эмиттером (ОЭ, рис б) и схема с общим коллектором (ОК, рис в) – показанные на рисунке 3.1 (а), (б),
Рисунок 31 Схемы включения транзистора
Принцип работы биполярного транзистора в активном режиме рассмотрим на примере транзистора n-р-n типа для схемы с общей базой как наиболее простой. Для этого на эмиттерный переход подадим прямое напряжение (Uбэ), а на коллекторный – обратное (Uкб, рисунок 32). Получается схема четырёхполюсника, где вход со стороны эмиттера, а выход со стороны коллектора, база – электрод управления.
Рисунок 32 Принцип работы биполярного транзистора
Для отпирания р-п перехода требуется незначительное напряжение, поэтому величина Uбэ небольшая, в то время как обратное напряжение на коллекторном переходе может быть существенно больше. Ток, проходящий через эмиттерный переход, получил название эмиттерного тока. Этот ток равен сумме дырочной и электронной составляющих
,
ІЭп – составляющая эмиттерного тока, обусловленная инжекцией электронов из области эмиттера;
ІБр – составляющая эмиттерного тока, обусловленная инжекцией дырок из области базы.
В транзисторах, как было сказано выше, концентрация носителей заряда в базе значительно меньше, чем в эмиттере. Это приводит к тому, что число электронов, инжектированных из эмиттера в базу, во много раз превышает число дырок, движущихся в противоположном направлении. Следовательно, почти весь ток через эмиттерный переход обусловлен электронами:
Инжектированные через эмиттерный переход электроны проникают вглубь базы, частично рекомбинируют и оставшаяся часть достигает коллекторного перехода.
Электрическое поле этого перехода переносят электроны в область коллектора.
Ток, возникший в коллекторной цепи:
Последнее упрощение в сделано на основе того, что число рекомбинаций незначительно, т.к. база узка и имеет мало примесей. Таким образом, практически весь ток, возникший в цепи эмиттера, переносится в цепь коллектора. Вследствие того, что напряжение в цепи коллектора значительно превышает напряжение, подведенное к эмиттерному переходу, а токи в цепях эмиттера и коллектора практически равны, следует ожидать, что мощность полезного сигнала на выходе схемы (в коллекторной цепи) может оказаться намного больше, чем во входной (эмиттерной) цепи транзистора. (напомним: мощность )
Если под воздействием Uбэ ток эмиттера возрастет на некоторую величину, то соответственно возрастут и остальные токи транзистора.
Рассмотрим рабочие статические характеристики транзистора.