Принцип действия биполярного транзистора

Принцип действия транзисторов обоих типов одинаков. Разница в том, что полярность включения источников питания для них противоположна. В соответствии с этим в транзисторе типа p-n-p коллекторный ток создается движением дырок, а в транзисторе типа n-p-n – движением электронов.

Рассмотрим принцип действия транзистора на примере транзистора p-n-p-типа (рис.4).

Если разомкнуть цепь эмиттера, а коллектор оставить под напряжением указанной полярности, то коллекторный переход смещен в обратном направлении. В этом случае через него протекает небольшой ток, образованный движением неосновных носителей. Этот начальный ток у германиевых транзисторов составляет десятки, а у кремниевых – единицы микроампер.

Рисунок 4- Схема включения биполярного транзистора p-n-p-типа

Замкнем цепь эмиттера. Эмиттерный переход окажется смещен в прямом направлении. Через него потечет прямой ток, образованный диффузией дырок в базу и диффузией электронов в эмиттер. Так как концентрация электронов в базе значительно меньше, чем концентрация дырок в эмиттере, ток через переход практически создается эмиттированием дырок в базу.

Поскольку толщина базы невелика дырки пройдут через нее без значимой рекомбинации и диффундируют в область коллектора, где, перемещаясь под действием коллекторного напряжения, создадут коллекторный ток.

Небольшая часть дырок, рекомбинировавших в базе, а также электроны, диффундирующие из базы в эмиттер, создадут небольшой ток базы, примерно на два порядка меньший токов эмиттера и коллектора.

Таким образом, коллекторный ток и пропорциональное ему напряжение на сопротивлении нагрузки R_н почти полностью определяется количеством эмитированных дырок, т.е. током эмиттера.

Обобщая выше сказанное, можно сделать вывод, что принцип действия биполярного транзистора основан на переносе основных носителей из эмиттера в коллектор через базу.

Отношение приращения тока коллектора к вызвавшему его приращению тока эмиттера при постоянном напряжении на коллекторе называется коэффициентом передачи

при U_к=const

Коэффициент передачи тем выше, чем больше эмитированных дырок диффундирует через коллекторный переход. Конструкция транзистора обеспечивает экстракцию (улавливание) коллектором до 99% дырок, эмитированных в базу.

В рассмотренной схеме включения коэффициент усиления транзистора по току меньше единицы (0,95-0,99).

Схема может быть использована для усиления сигнала по напряжению или мощности. Действительно, несмотря на то что токи эмиттера и коллектора примерно равны, напряжение в цепи коллектора, а, следовательно, и мощность могут в десятки раз превышать напряжение и мощность в цепи эмиттера.