7-ma’ruza: bipolyar tranzistorlarning ishlash prinsipi. Zonaviy diagrammalar. Baza, emitter va kollektor toklarini hisoblash. Emitter va kollektor o‘tishlarning effektivligi. Tok bo‘yicha kuchayish koeffitsienti

3.3-rasm. Tashqi kuchlanish qo‘yilganda p-n-p tranzistorning energetik diagrammasi

(3.4)
S₁ va S₂ doimiy kattaliklarni topish uchun chegaraviy shartlarni qarab chiqamiz. Emitter-baza o‘tishning ajralish chegarasida, x0 tekislikda kovaklar konsentratsiyasi (3.1) ifoda yordamida aniqlanadi. Baza-kollektorning ajralish chegarasida, xd tekislikda, kovaklar konsentratsiyasi quyidagi ifoda yordamida aniqlanadi:

(3.5)
bu yerda U_k-baza-kollektor o‘tishiga qo‘yilgan siljish kuchlanishi. Chegaraviy shartlarni e’tiborga olsak, (3.4) munosabatdan x0 tekislikda kovaklar konsentratsiyasi quyidagicha ifodalanishi mumkin:
p(0) q S₁+S₂ (3.6)
xd tekislikda esa, kovaklar konsentratsiyasi quyidagicha:

(3.7)
So‘ngra (3.6) tenglamani exp(dZ_p) ga ko‘paytirib va undan (3.7) ifodani ayirib, quyidagi ifodani keltirib chiqaramiz:


q

q (3.8)

Bundan S₂ ning qiymatini olamiz:
(3.9)
(3.6) tenglamadan ekanligi kelib chiqadi, shu sababli (3.6) va (3.9) munosabatlardan foydalanib S₁ uchun quyidagi ifodani hosil qilamiz:
(3.10)
S₁ va S₂ doimiy kattaliklar ifodalarini (3.4) tenglamaga qo‘yib, tranzistorning baza sohasi bo‘yicha kovaklar konsentratsiyasi taqsimotini ifodalovchi munosabatni olamiz:

(3.11)

Baza sohasiga purkalgan kovaklarning diffuziya ta’sirida kollektorga tomon siljishi sababli, kovakni tok zichligini aniqlash uchun kovaklarning diffuzion toki uchun yozilgan tenglamadan foydalanamiz:

(3.12)
bu yerda D_p-kovaklarning diffuziya koeffitsienti.

(3.11) ni (3.12) tenglamaga qo‘yib va x0 shartda koordinata bo‘yicha differensiallab, x0 tekislikda, ya’ni emitter-baza ajralish chegarasida baza sohasidagi kovak toki zichligi uchun quyidagi ifodani olamiz:

(3.13)
p(0) va p(d) lar uchun ifodalardan oshkora foydalanamiz
p(0) q p(0) - p_n q p_nexp - p_n, (3.14)
- p_{n ,} (3.15)
va 13) tenglamani quyidagicha yozish mumkin bo‘ladi:
(3.16)
(3.16) ifoda x0 tekislikda bazadagi kovak toki kattaligini, ya’ni emitterdan bazaga purkalgan kovaklar tokini ko‘rsatadi. Baza-kollektor ajralish chegarasidagi kovaklar toki kattaligi ham xuddi shunday aniqlanadi:
(3.17) Ammo, baza tomon purkalgan hamma kovaklar ham kollektorga ya’ni, xd tekislikka yetib bormaydi. Kovaklarning bir qismi baza sohasidagi asosiy zaryad tashuvchilar-elektronlar bilan rekombinatsiyalashadi. (3.16) va (3.17) ifodalar bilan aniqlanuvchi toklar farqi, ya’ni emitterdagi kovak toki va kollektordagi kovak toklari farqi bazaning rekombinatsiyalashuv tokini tashkil qiladi:
q
(3.18)
Kvadrat qavs ichidagi ikkinchi eksponentani uning kichikligi tufayli e’tiborga olmasak, baza toki uchun quyidagi ifodani keltirib chiqarish mumkin:
(3.19)