1.2. Диффузионное распространение инжектированных носителей заряда в базе от эп к кп с одновременной рекомбинацией их в области базы

В прямосмещенном полупроводниковом диоде дырки потока 1,

впрыснутые из Э в Б, становясь в Б неосновными неравновесными носителями заряда, увеличивают концентрацию дырок в Б у перехода, вследствие этого избыточного заряда по толщине Б существует градиент концентрации неосновных носителей заряда, вследствие чего начинается диффузионное распространение инжектированных носителей вглубь Б. В процессе диффузионного распространения инжектированных носителей по толщине базы происходит их рекомбинация с основными носителями заряда Б, и концентрация инжектированных носителей заряда убывает по экспоненциальному закону (рис. 3):

x

x

где – значение избыточной концентрации в Б на расстоянии x от перехода,

(p₁–p_n) – начальное значение избыточной концентрации (на границе перехода, где x=0),

L_pБ – диффузионная длина инжектированных дырок в Б (расстояние, на котором избыточная концентрация дырок в Б уменьшается в e раз по сравнению с начальным значением, т.е. на границе перехода; e – основание натурального логарифма).

x

Рис. 3. Распределение дырок по толщине области n при прямом включении диода

В транзисторе дырки, впрыснутые из Э в Б, из-за градиента концентрации по толщине Б тоже диффузионно распространяются вглубь Б, но распределение их по толщине Б (W_Б) отличается от диода (рис. 4):

1. W_Б<<L_pБ, поэтому большая часть инжектированных носителей заряда доходит до КП не рекомбинируя;

2. поле КП переносит инжектированные носители заряда в К (поле КП представляет неограниченный сток для дырок Б), поэтому концентрация дырок на границе КП в Б равна нулю.

1 – без учета рекомбинации дырок

в Б (прямая линия),

2 – с учетом рекомбинации (слегка

вогнутая линия).

Рис .4. Распределение концентрации

инжектированных носителей заряда

(дырок) по толщине Б транзистора в АР

Параметром диффузионного распространения инжектированных носителей заряда в Б являетсякоэффициент переноса (эффективность Б) æ:

.

Эp

æ показывает, какая часть дырок из числа впрыснутых дошла до КП (перенеслась через Б) не рекомбинируя и участвует в создании коллекторного тока I_Кp.

Для увеличения I_Кp необходимо увеличивать коэффициент переноса æ, для чего берут W_Б << L_pБ , и уменьшают удельную электропроводность базы σ_Б, т.к. I_Кp = æI_Эp = γæI_Э.

По наклону кривой, показывающей распределение концентрации носителей заряда в базе по её толщине, на границах эмиттерного перехода (х=0) и коллекторного перехода (х= W_Б) можно судить о I_Эp и I_Кp, т.е.

.

Ток базы I_Б пропорционален площади треугольника под кривой, показывающей распределение концентрации носителей заряда в Б по ее толщине.