Явление вторичного пробоя и модуляция толщины базы (эффект Эрли).

При увеличении напряжения (обратного) на коллекторном переходе транзистора, за счёт ударной ионизации, может наступить явление лавинного размножения носителей заряда, что приведет (как и в одиночном p-n переходе) к электрическому пробою. Если не принять мер к ограничению мощности электрического пробоя, он может перерасти в тепловой пробой с последующим разрушением коллекторного перехода.

Однако при значительных токах коллектора в транзисторе может наступить тепловой пробой коллекторного перехода без предварительного электрического пробоя (даже при небольших напряжениях на коллекторе). Такой пробой вызывается перегревом коллекторного перехода и получил название вторичного пробоя.

Для обеспечения усилительных свойств в транзисторе принципиально необходима существенная разница концентраций основных носителей заряда в базовой и коллекторной областях. Поэтому коллекторный переход является сильно несимметричным: слой, обеднённый носителями заряда, простирается более глубоко в базовую область. Всвязи с этим, изменение обратного напряжения на коллекторном переходе будет изменять толщину обеднённого слоя в базе, а значит изменять эффективную толщину базы. Такое явление называется модуляцией толщины базы или эффектом Эрли. Если при этом и на эмиттерном переходе будет действовать обратное напряжение, а базовая область будет выполнена достаточно тонкой (что также необходимо для улучшения усилительных свойств транзистора), может наступить эффект смыкания (соединения) коллекторного и эмиттерного переходов. Такое явление носит название «прокола» базы, что приводит к необратимым явлениям и выходу транзистора из строя.

Эквивалентная схема транзистора для режима постоянного тока

(p-n-p тип).

- сопротивление эмиттерной области (слоя) (мало – десятки Ом);

- сопротивление коллекторной области (слоя) (мало – несколько десятков Ом);

- сопротивление (поперечное) базовой области, (невелико, база тонкая);

- сопротивление эмиттерного перехода (при прямом включении <100м);

- сопротивление коллекторного перехода (при обратном включении велико, от единиц кОм до десятков кОм);

– поперечное сопротивление базы (сотни Ом).

Напряжение всегда больше, чем , так как часть напряжения теряется на .

Схемы включения биполярных транзисторов.

В теории цепей различные устройства принято представлять в виде некоторых четырёхполюсников с одним общим выводом или электродом.

Несмотря на то, что биполярный транзистор представляет собой трёхэлектродный прибор, он может быть представлен как черырёхполюсник.

В зависимости от того, какой электрод транзистора является общим для входной и выходной цепи транзистора, различают три схемы включения:

• с общим эмиттером (ОЭ);

• с общей базой (ОБ);

• с общим коллектором (ОК).

Вместо слов «с общим» иногда говорят «с заземлённым», хотя заземление может иметь другой смысл.

Принцип усиления электрических сигналов во всех этих схемах одинаков, но свойства схем различны.

Рассмотрим некоторые количественные показатели работы транзистора как усилителя для различных схем включения.

При любой схеме включения транзисторного усилительного каскада основными показателями являются:

Коэффициент усиления по току

Коэффициент усиления по напряжению

Коэффициент усиления по мощности

Входное сопротивление

Схема с ОЭ

;

;

.

Т – образная эквивалентная схема с ОЭ

. (сотни Ом)

KIэ >> 1; KUэ >> 1; KPэ >> 1;

Поскольку R_н >> R_{вх э},

то

Схема с ОБ

;

;

.

Т – образная эквивалентная схема с ОБ

;

;

.

Поскольку r_Э и r_Б – малы, – от единиц до десятков Ом

KIб < 1; KUб >> 1; KPб >> 1;

R_н >> R_{вх Б}, то

Схема с ОК

;

;

.

Т – образная эквивалентная схема с ОК

;

;

– десятки тысяч Ом

KIк >> 1; KUк < 1; KPк >> 1;

Ориентировочные значения основных показателей схем включения.

Тип схемы	Значения коэфф. усиления			(Ом)
ОЭ	10-100	100	до 10000	до сотен
ОБ	≈1	до 1000	до 1000	от единиц до десятков
ОК	10-100	≈1	до 100	десятки тысяч