Биполярный транзистор управляется напряжением
… а не током. Токовая модель биполярного транзистора (БТ) Iб=Iк/В ("но это не точно", и смею заметить, в статистической физике формула записывается именно так: ток базы определяется через ток коллектора и бетта) очень удобна для практического применения транзисторов в качестве некоторых типов усилителей и ключей. В стат. физике также используется описание процессов с точки зрения тока базы и тока коллектора, т.к. для практического использования некоторые формулы получаются проще.
Предлагаю для наглядности и логического понимания очень сильно упрощенную идеальную одномерную модель БТ (проще, чем из книги Берга «Транзистор – это очень просто»…))), где из области стат. физики на примере рnр - транзистора объясним минимальное количество терминов (ну, без них, похоже, никак))):
Рис.1
Общая толщина структуры 200…400мкм;
Эмиттер (Э) – р область транзистора с избытком дырок (дырочная), на картинке слева;
База (Б) – n область с избытком электронов (электронная), посредине, толщина примерно 1мкм ;
Коллектор (К) – р область транзистора с избытком дырок (дырочная), на картинке справа;
Область Пространственного Заряда (ОПЗ) – потенциальный барьер (примерно
0,4В), образованный диффузией дырок из Э и К в n-базу, а электронов базы в Э и К. На рисунке – это области, рядом с p-n переходами где нарисованы заряды + и -. Толщина, примерно, БЭ – 0,3 мкм, БК – 3мкм.
Длина свободного пробега дырок - Lp, расстояние, которое пролетает дырка в базе до её рекомбинации с электроном; для того чтобы дырки из эмиттера долетали до коллектора, Lp должна быть больше толщины базы, около 2 мкм.
Описание принципа управления.
Эмиттер слева соединим с землёй, а на базу начнём подавать отрицательное напряжение, на коллектор, кстати, напряжение подавать не обязательно, ток и так потечёт)). Пока напряжение на базе не достигнет величины потенциального барьера -0,4В никакого тока никуда не течёт)). При превшении -0,4В на базе, дырки из эмиттера под действием электрического поля начнут залетать в Б, а те, у которых достаточно энергии, пролетают через базу и попадают в ОПЗ коллектора, где под действием поля попадают в Коллектор, и образуют ток коллектора, Рис.2. На мой взгляд, очевидно, что в базовом токе нет необходимости, достаточно электрического поля между БЭ
… хотя он потечёт по двум причинам)):
- Т.к. есть разность потенциалов между БЭ;
- Причина, выходящая за рамки очерченной модели. Мы не учли, что некоторые дырки не долетят до ОПЗ коллектора а останутся в базе и создадут избыточный положительный заряд, который не даст дыркам долетать до К, поэтому в базу поступают электроны, нейтрализующие эти дырки. На самом деле, мы много чего не учли, но для понимания принципа управления БТ, я считаю достаточно того, что есть)).
Рис.2
Модель Эберса-Молла.
Модель Эберса-Молла описывает эту зависимость так,
Iк=Iнас.[exp(Uбэ\Uт) - 1],
Где:
- Iнас.- ток насыщения P-N-перехода, фундаментальная величина для P-N-перехода, примерно считается так: для маломощного БТ при 25грд.С она равна=10-15 А, и удваивается каждые 5грд.С ;
- Uбэ- напряжение база-эмиттер;
- Uт=kT/q = 25мВ при Т=25грд.С , где k – постоянная Больцмана = 1,38х10-23 Дж/К, T- абсолютная температура, грд.К, q – заряд электрона= 1,6х10-19 Кл;
Формула выполняется с весьма высокой точность в диапазоне токов 10нА…10мА. В ней, как мы видим, отсутствуют ток базы, и напряжение КБ.
Для, примера приведу схему логарифмического усилителя, наглядно показывающую зависимость тока коллектора от напряжения база-эмиттер по формуле Эберса-Молла, изменение Uбэ 60мВ на декаду тока.
На вход подаётся напряжение треугольной формы, которое через резистор R1 создаёт отрицательное напряжение на выходе ОУ, при достижении которого 0,4В, открывается транзистор Т1, и его ток коллектора начинает течь через резистор R1. База транзистора соединена с землёй, как мы видим, а не с коллектором, и не создаёт погрешность за счёт тока базы. И, также, напряжение КБ равно нулю, что, однако, не мешает течь коллекторному току))).
Ответить с цитированием
Сообщение от AudioKiller
... так что это всё равно не идеал . Кроме того , при токовом управлении особенно сильно будут сказываться влияния емкостей БЭ и БК ( Миллер ) , которые кстати тоже нелинейные - так что это всё равно не оптимальное решение ...
Полевик ведь только на НЧ и постоянке имеет высокое входное сопротивление , а дальше начинают влиять всё те же ёмкости - притом они влияют даже больше , чем у биполяров . Там и технологические моменты влияют , и также тот факт , что напряжение на входе полевика всегда требуется гораздо больше , чем у биполяра , из-за этого сильнее сказывается перезаряд ёмкости затвор-исток - при том , что и сама ёмкость эта у мощных полевиков может быть очень большой - тысячи пикофарад , и она кстати тоже нелинейная .... 
Социальные закладки