Bieżące elementy w tranzystorze

Definicja składowych prądów tranzystora

Składowe prądów w tranzystorze obejmują prąd emitera (IE), prąd bazy i prąd kolektora.

W tranzystorach NPN prąd płynie dzięki elektronom, podczas gdy w tranzystorach PNP płynie dzięki dziurom, co powoduje przeciwną kierunkowość prądów. Przeanalizujmy składowe prądów w tranzystorze PNP z konfiguracją wspólnej bazy. Złącze emiter-baza (JE) jest przekrzywione do przodu, a złącze kolektor-baza (JC) jest przekrzywione do tyłu. Rysunek pokazuje wszystkie związane składowe prądów.

Wiemy, że prąd wpływa do tranzystora przez emiter i ten prąd nazywany jest prądem emitera (IE). Ten prąd składa się z dwóch składowych – prądu dziur (IhE) i prądu elektronów (IeE). IeE wynika z przepływu elektronów z bazy do emitera, a IhE wynika z przepływu dziur z emitera do bazy.

W przemysłowych tranzystorach emiter jest mocno domieszkowany w porównaniu do bazy, co sprawia, że prąd elektronów jest zaniedbywalny w porównaniu z prądem dziur. Dlatego cały prąd emitera wynika z przepływu dziur z emitera do bazy.

Niektóre dziury, które przekraczają złącze JE (złącze emitera), łączą się z elektronami obecnymi w bazie (typ N). W związku z tym nie wszystkie dziury przekraczające JE dotrą do JC. Pozostałe dziury dotrą do złącza kolektora, tworząc składową prądu dziur, IhC. W bazie będzie występować masowa rekombinacja, a prąd opuszczający bazę będzie wynosił

Elektrony w bazie, które zostaną utracone w wyniku rekombinacji z dziurami wprowadzanymi przez JE, są uzupełniane przez przychodzące elektrony. Dziury docierające do złącza kolektora (JC) przejdą do obszaru kolektora.

Gdy obwód emitera jest otwarty, to IE = 0 i IhC = 0. W tej sytuacji baza i kolektor będą działać jako dioda przekrzywiona do tyłu. Wtedy prąd kolektora, IC, będzie taki sam jak prąd nasycenia odwrotnego (ICO lub ICBO).

ICO to w rzeczywistości mały prąd odwrotny, który przepływa przez diodę złączową PN. Jest to spowodowane termicznie generowanymi mniejszościowymi nośnikami ładunku, które są popychane przez potencjał barierowy. Ten prąd odwrotny zwiększa się, jeśli złącze jest przekrzywione do tyłu, i będzie miał taką samą kierunkowość jak prąd kolektora. Ten prąd osiąga wartość nasycenia (I0) przy umiarkowanym napięciu odwrotnym.

Gdy złącze emitera jest przekrzywione do przodu (w strefie aktywnej pracy), to prąd kolektora będzie wynosił

α to wielkość sygnału wzmacniania prądu, która jest frakcją prądu emitera składającą się z IhC.

W tranzystorze PNP prąd nasycenia odwrotnego (ICBO) będzie składał się z prądu wynikającego z przepływu dziur przez złącze kolektora z bazy do obszaru kolektora (IhCO) i prądu wynikającego z przepływu elektronów przez złącze kolektora w przeciwnym kierunku (IeCO).

Całkowity prąd wpadający do tranzystora będzie równy całkowitemu prądowi opuszczającemu tranzystor (zgodnie z prawem Kirchhoffa dla prądów).

Parametry związane ze składowymi prądów

Zysk prądowy stały (αdc): Można to określić jako zysk prądowy stałoprądowy tranzystora o wspólnej bazie. Zawsze jest dodatni i mniejszy od jedności.

Mały zysk prądowy sygnałowy (αac): Przy stałym napięciu między kolektorem a bazą (VCB). Zawsze jest dodatni i mniejszy od jedności.