اجزای جریان در یک ترانزیستور

تعریف مولفه‌های جریان ترانزیستور

مولفه‌های جریان در یک ترانزیستور شامل جریان انتشار (IE)، جریان پایه و جریان جمع‌آورنده هستند.

در ترانزیسترهای NPN، جریان به دلیل الکترون‌ها رخ می‌دهد، در حالی که در ترانزیسترهای PNP، جریان به دلیل حفره‌ها رخ می‌دهد که باعث جهت‌گیری مخالف جریان می‌شود. بیایید مولفه‌های جریان در یک ترانزیستور PNP با پیکربندی پایه مشترک را بررسی کنیم. اتصال انتشار-پایه (JE) با قطبیت مستقیم است و اتصال جمع‌آورنده-پایه (JC) با قطبیت معکوس. شکل تمام مولفه‌های جریان مرتبط را نشان می‌دهد.

ما می‌دانیم که جریان از طریق انتشار وارد ترانزیستور می‌شود و این جریان به عنوان جریان انتشار (IE) شناخته می‌شود. این جریان از دو مؤلفه تشکیل شده است - جریان حفره (IhE) و جریان الکترون (IeE). IeE به دلیل عبور الکترون‌ها از پایه به انتشار است و IhE به دلیل عبور حفره‌ها از انتشار به پایه است.

در ترانزیسترهای صنعتی، انتشار نسبت به پایه به شدت دوپ شده است که باعث می‌شود جریان الکترون ناچیز در مقایسه با جریان حفره باشد. بنابراین، کل جریان انتشار به دلیل عبور حفره‌ها از انتشار به پایه است.

برخی از حفره‌هایی که از اتصال JE (اتصال انتشار) عبور می‌کنند با الکترون‌های موجود در پایه (نوع N) ترکیب می‌شوند. بنابراین، تمام حفره‌های عبور کننده از JE به JC نخواهند رسید. حفره‌های باقی‌مانده به اتصال جمع‌آورنده خواهند رسید که مولفه جریان حفره، IhC را تولید می‌کند. در پایه ترکیب بالکی وجود دارد و جریان ترک پایه خواهد بود

الکترون‌هایی که در پایه به دلیل ترکیب با حفره‌های تزریق شده از JE از دست رفته‌اند توسط الکترون‌های وارد شونده جایگزین می‌شوند. حفره‌های وارد شونده به اتصال جمع‌آورنده (JC) به منطقه جمع‌آورنده خواهند رسید.

وقتی مدار انتشار باز شود، IE = 0 و IhC = 0 خواهد بود. در این شرایط، پایه و جمع‌آورنده به عنوان دیود با قطبیت معکوس عمل می‌کنند. در این حالت، جریان جمع‌آورنده IC همان جریان اشباع معکوس (ICO یا ICBO) خواهد بود.

ICO در واقع یک جریان معکوس کوچک است که از طریق دیود اتصال PN عبور می‌کند. این به دلیل حامل‌های اقلیت تولید شده توسط گرما است که توسط پتانسیل مانع فشرده می‌شوند. این جریان معکوس افزایش می‌یابد؛ اگر اتصال با قطبیت معکوس باشد و همان جهت جریان جمع‌آورنده خواهد داشت. این جریان در ولتاژ معکوس متوسط مقدار اشباع (I0) می‌رسد.

وقتی اتصال انتشار با قطبیت مستقیم است (در ناحیه عملکرد فعال)، جریان جمع‌آورنده خواهد بود

α ضریب جریان سیگنال بزرگ است که کسری از جریان انتشار است که شامل IhC است.

در یک ترانزیستور PNP، جریان اشباع معکوس (ICBO) شامل جریان ناشی از عبور حفره‌ها از اتصال جمع‌آورنده از پایه به منطقه جمع‌آورنده (IhCO) و جریان ناشی از عبور الکترون‌ها از اتصال جمع‌آورنده در جهت مخالف (IeCO) است.

Tجریان کل وارد شونده به ترانزیستور با جریان کل ترک شونده از ترانزیستور (بر اساس قانون جریان کیرشهف) برابر خواهد بود.

پارامترهای مرتبط با مولفه‌های جریان

ضریب جریان مستقیم (αdc): این را می‌توان به عنوان ضریب جریان مستقیم ترانزیستور با پیکربندی پایه مشترک اشاره کرد. این همیشه مثبت خواهد بود و کمتر از یک خواهد بود.

ضریب جریان سیگنال کوچک (αac): با ولتاژ ثابت جمع‌آورنده-پایه (VCB). این همیشه مثبت خواهد بود و کمتر از یک خواهد بود.