Расчет токов биполярного транзистора. Основные допущения идеализированной теории биполярных транзисторов

Для построения идеализированной модели биполярного транзистора будем считать, что его структура разбивается на области пространственного заряда (обедненные области эмиттерного и коллекторного переходов) и квазинейтральные области эмиттера, базы и коллектора, в которых выполняется условие D n» D p. Кроме того, примем обычные допущения идеализированной теории n-p-перехода:

1. Области пространственного заряда практически не содержат подвижных носителей заряда и имеют резкие границы с квазинейтральными областями эмиттера, базы и коллектора.

1. Объемные сопротивления эмиттера, базы и коллектора близки к нулю и внешние напряжения приложены непосредственно к эмиттерному и коллекторному переходам.
2. На краях областей пространственного заряда (на границах переходов) справедливы граничные уравнения, связывающие концентрации носителей заряда с напряжениями, приложенными к переходам.
3. В областях эмиттера, базы и коллектора имеет место низкий уровень инжекции неосновных носителей заряда.

Рассмотрим транзистор, включенный по схеме с ОБ (рис 3.9). Во внешних цепях транзистора будут протекать токи i_Э, i_К, i_Б. За положительные направления токов примем указанные стрелками (они совпадают с физическими направлениями токов в активном режиме). Внешние напряжения u_ЭБ и u_КБ, как и ранее, будем отсчитывать от общего электрода (в данном случае - базы). Кроме того, введем напряжения на переходах транзистора u_ЭП - на эмиттерном переходе, u_{КП -} на коллекторном. Эти напряжения будем считать положительными, если они прямые (“+” приложен к p- области, а “-” к n-области) и отрицательными, если они обратные.
Для рассматриваемого n-p-n-транзистора в схеме с ОБ u_ЭП= - u_ЭБ = u_БЭ и u_КП = - u_КБ.
Для p-n-p-транзисторов: u_ЭП= u_ЭБ, u_КП = u_КБ Использование понятий напряжений на переходах позволяет получить одинаковые формулы для n-p-n- и p-n-p-транзисторов.
Как было показано в предыдущей главе, каждый ток содержит различные составляющие; для удобства сгруппируем их следующим образом:

1. Выделим единственную полезную составляющую, обусловленную переносом электронов из эмиттера в коллектор. Назовем ее током связи i_{Э-К к} (направление тока на рис. 3.9 обратно направлению движения электронов).
2. Дырочные токи переходов и токи, обусловленные рекомбинацией в базе, объединим в дополнительные токи эмиттерного i _{э д} и коллекторного i _кд переходов. Эти токи замыкаются каждый через свой переход и не могут передаваться из эмиттера в коллектор. Таким образом, наличие дополнительных токов приводит только к потерям энергии.

Полные токи транзистора могут быть представлены в виде:

Вредные дополнительные токи переходов мало изменяют токи i_Э и i_К (на 1 - 3 %), однако именно они определяют ток базы.