Aktuelle Bauteile in einem Transistor

Definition der Stromkomponenten eines Transistors

Die Stromkomponenten in einem Transistor umfassen den Emitterstrom (IE), den Basisstrom und den Kollektorstrom.

In NPN-Transistoren fließt der Strom aufgrund von Elektronen, während in PNP-Transistoren der Strom aufgrund von Löchern fließt, was zu entgegengesetzten Stromrichtungen führt. Lassen Sie uns die Stromkomponenten in einem PNP-Transistor mit einer Gemeinsamen-Basis-Konfiguration untersuchen. Die Emitter-Basis-Übergangsstelle (JE) ist vorwärts polarisiert, und die Kollektor-Basis-Übergangsstelle (JC) ist rückwärts polarisiert. Die Abbildung zeigt alle relevanten Stromkomponenten.

Wir wissen, dass der Strom über den Emitter in den Transistor eintritt und dieser Strom als Emitterstrom (IE) bezeichnet wird. Dieser Strom besteht aus zwei Bestandteilen – dem Lochstrom (IhE) und dem Elektronenstrom (IeE). IeE resultiert aus dem Durchgang von Elektronen von der Basis zum Emitter, und IhE resultiert aus dem Durchgang von Löchern vom Emitter zur Basis.

In industriellen Transistoren ist der Emitter im Vergleich zur Basis stärker dotiert, wodurch der Elektronenstrom im Vergleich zum Lochstrom vernachlässigbar ist. Daher ergibt sich der gesamte Emitterstrom durch den Durchgang von Löchern vom Emitter zur Basis.

Einige der Löcher, die die Übergangsstelle JE (Emitterübergang) passieren, kombinieren mit den Elektronen in der Basis (N-Typ). Daher erreichen nicht alle Löcher, die JE passieren, JC. Die verbleibenden Löcher erreichen die Kollektorübergangsstelle, was die Lochstromkomponente IhC erzeugt. Es wird eine Volumenrekombination in der Basis stattfinden, und der Strom, der die Basis verlässt, wird

Elektronen in der Basis, die aufgrund der Rekombination mit Löchern, die über JE injiziert werden, verloren gehen, werden durch eintreffende Elektronen ersetzt. Löcher, die die Kollektorübergangsstelle (JC) erreichen, werden in die Kollektorregion übergehen.

Wenn der Emitterkreis offen geschaltet ist, dann ist IE = 0 und IhC = 0. In diesem Zustand werden Basis und Kollektor wie eine rückwärts polarisierte Diode funktionieren. Hierbei wird der Kollektorstrom IC gleich dem Sättigungs-Rückwärtsstrom (ICO oder ICBO) sein.

ICO ist in der Tat ein kleiner Rückwärtsstrom, der durch die PN-Übergangsdiode fließt. Dies ist auf thermisch erzeugte Minderheitsladungsträger zurückzuführen, die durch das Barrierepotential getrieben werden. Dieser Rückwärtsstrom nimmt zu, wenn die Übergangsstelle rückwärts polarisiert ist, und hat die gleiche Richtung wie der Kollektorstrom. Dieser Strom erreicht einen Sättigungswert (I0) bei moderater rückwärts Polarisationsspannung.

Wenn die Emitterübergangsstelle vorwärts polarisiert ist (im aktiven Arbeitsbereich), wird der Kollektorstrom

α ist der große Signal-Stromverstärkungsfaktor, der ein Bruchteil des Emitterstroms ist, der aus IhC besteht.

Bei einem PNP-Transistor besteht der Sättigungs-Rückwärtsstrom (ICBO) aus dem Strom, der durch die Löcher entsteht, die die Kollektorübergangsstelle von der Basis zur Kollektorregion passieren (IhCO), und dem Strom, der durch Elektronen entsteht, die die Kollektorübergangsstelle in entgegengesetzter Richtung passieren (IeCO).

Der gesamte in den Transistor eintretende Strom wird gleich dem gesamten aus dem Transistor austretenden Strom sein (gemäß Kirchhoffs Stromgesetz).

Parameter, die mit den Stromkomponenten zusammenhängen

Gleichstromverstärkung (αdc): Dies kann als Gleichstromverstärkung des Transistors mit gemeinsamer Basis bezeichnet werden. Diese ist immer positiv und beträgt weniger als eins.

Kleinsignalstromverstärkung (αac): Bei konstanter Kollektor-Basis-Spannung (VCB). Sie ist immer positiv und beträgt weniger als eins.