Ma’ruza. Yarimo‘tkazgichlarning elektrofizik xossalari. Yarimo‘tkazgichlarda kontakt xodisalari. Reja

UK sxema. UK ulangan sxemada chiqish toki bo‘lib emitter toki I_E, kirish toki bo‘lib baza toki I_B, chiqish kuchlanishi bo‘lib esa U_EK xizmat qiladi. Shuning uchun UK ulangan sxemaning chiqish xarakteristikalar oilasi U_BK kuchlanishning belgilangan qiymat-larida I_E = f (U_EK) bog‘lanishdan iborat (4.9-rasm). Chiqish xarakteristikasi U_BK kuchlanish qiymatiga siljigan diod VAXiga o‘xshaydi. UK ulangan tranzistorning o‘ziga xos xususiyati uning dinamik qarshiligining kichikligidir.

9-rasm. UK sxemada ulangan BT chiqish xarakteristikalari.

UK ulangan sxema kuchlanish stabilizatorlari va quvvat kuchaytirgichlarda keng qo‘llaniladi.

13.3 BTlar ish rejimlarining elektrod toklariga ta’siri. BTlar kuchaytirish qobiliyati.
UB sxemada ulangan, eritib tayyorlangan n-p-n BTning aktiv rejimda ishlashini ko‘rib chiqamiz (10-rasm).
BTning ishlashi uch hodisa hisobiga amalga oshadi:

• 
  emitterdan asosiy zaryad tashuvchilarning bazaga injeksiyalanishi;
  
• 
  bazaga injeksiyalangan EZTlarning diffuziya va dreyf hisobiga KO‘gacha yetib kelishi;
  
• 
  bazaga injeksiyalangan va KO‘gacha yetib kelgan noasosiy zaryad tashuvchilarning ekstraksiyalanishi.
  

10-rasm. Aktiv rejim uchun kuchlanish manbalari qutblari va

elektrodlar toklari yo‘nalishlari.

EO‘ to‘g‘ri siljitilganda (U_EB ta’minot manbasi hisobiga amalga oshiriladi) uning potensial bareri pasayadi va elektronlar emitterdan bazaga injeksiyalanadi. Elektronlarning emitterdan bazaga hamda kovaklarning bazadan emitterga injeksiyalanishi hisobiga emitter toki I_E hosil bo‘ladi:

, (8)
bu yerda, I_En, I_Er – mos ravishda elektronlar va kovaklar injeksiya toklari.
Emitter tokining I_Er tashkil etuvchisi kollektor orqali oqmaydi va shuning uchun foydasiz tok hisoblanadi. I_Er qiymatini kamaytirish uchun bazadagi akseptor kiritmalar konsentratsiyasi qiymati emitterdagi donor kiritmalar konsentratsiyasiga nisba-tan ikki tartib kichik qilib olinadi.
Emitter tokida elektronlarning injeksiya toki I_En ulushini injeksiya koeffitsiyenti deb ataluvchi kattalik ifodalaydi. U emitter ishlash samaradorligini belgilab, emitter tokidagi foy-dali tok ulushini ko‘rsatadi
. (9)

Odatda, =0,990-0,995 ni tashkil etadi. Bazaga injeksiyalangan elektronlar, bazada kollektor tomonga diffuziyalanib KO‘gacha yetib boradi. So‘ngra kollektorga ekstraksiyalanadi (KO‘ning elektr maydoni ta’sirida kollektorga tortib olinadi) va kollektor toki I_Kn ni hosil qiladi.

Kollektorga o‘tish davomida injeksiyalangan elektronlarning bir qismi baza sohadagi kovaklar bilan uchrashib rekombi-natsiyalanadi va ularning konsentratsiyasi kamayadi. Yetishmovchi ko-vaklar tashqi zanjir orqali kirib (elektr neytrallik sharti bajarilishi uchun), baza tokining rekombinatsion takshil etuvchisi I_BRYeK ni hosil qiladi. I_BRYeK qiymati katta bo‘lgani uchun uni kamaytirishga harakat qilinadi. Bunga baza kengligini kamaytirish bilan erishiladi.
Emitterdan injeksiyalangan elektronlar tokining baza sohasida rekombinatsiya hisobiga kamayishi elektronlarni tashish koeffitsiyenti deb ataluvchi kattalik bilan ifodalanadi
. (10).
Real tranzistorlarda =0,980 ÷ 0,995.
Aktiv rejimda tranzistorning KO‘ teskari yo‘nalishda siljitilgan (U_KB bilan amalga oshiriladi)ligi sababli kollektor zanjirida xususiy tok I_K0 oqadi. U ikki xil noasosiy zaryad tashuvchilarning dreyf toklaridan tashkil topgan. Natijada r-n o‘tishning teskari toki amalda teskari kuchlanishga bog‘liq bo‘lmaydi va xona temperaturasida kremniyli o‘tishlarda I_K0=10^-15 A ni tashkil eatdi. Shunday qilib, emitter toki boshqaruvchi, kollektor toki esa boshqariluvchidir. Shuning uchun BT tok bilan borshqariluvchi asbob deyiladi.
Kollektor toki ikki tashkil etuvchidan iborat
.
Agar I_Kn emitterning to‘liq toki bilan bog‘liqligi e’tiborga olinsa, u holda,
, (11)
bu yerda, - emitter tokini uzatish koeffitsiyenti.  1 bo‘lgani uchun UB ulangan BT tokni kuchaytirmaydi ( ).
Baza elektrodidagi tok rekombinatsiya tashkil etuvchi I_BRYeK dan tashqari, EO‘ing injeksiyalangan kovaklar toki I_Er va KO‘ning xususiy toki I_K0 dan tashkil topadi. Ko‘rinib turibdiki,
. (12)
Baza tokining rekombinatsiya I_BRYeK va injeksiya I_Er tashkil etuvchilari yo‘nalishlari bir xil. Agar KO‘ga qo‘yilgan kuchlanish teskari yo‘nalishda bo‘lsa, uning xususiy toki I_K0 teskari yo‘nalgan bo‘ladi. Shuning uchun
. (13)
Tok bo‘yicha katta kuchaytirish koeffitsiyentini ta’minlovchi sxema 4.2-b rasmda keltirilgan bo‘lib, unda BT UE sxemada ulangan. Ushbu sxemada umumiy elektrod bo‘lib emitter, kirish toki bo‘lib baza toki, chiqish toki bo‘lib esa, kollektor toki xizmat qiladi.
Kirxgofning birinchi qonuniga muvofiq emitter toki tranzistorning boshqa elektrodlari toklari bilan quyidagi munosabat orqali bog‘langan:
(14)
UE ulangan sxemada kollektor toki uchun tenglama quyidagi ko‘rinishga ega bo‘ladi:

Bundan
(15)
Agar deb belgilansa, (4.15) ifodani quyidagi ko‘rinishda yozish mumkin:
(16)
koeffitsiyent baza tokini uzatish koeffitsiyenti deb ataladi. ning qiymati 10 ÷ 1000 bo‘lib, UE sxemada ulangan BT yaxshi tok kuchaytirgich hisoblanadi.
Kollektor va emitter toklarining o‘zaro bog‘lanishi baza orqali amalga oshadi. Dreyfsiz BT bazasida turli rejimlarda zaryad tashuvchilar konsentratsiyasining taqsimlanishi 4.6-rasmda ko‘rsatilgan.
Bazaning chap tomoni EO‘dan boshlanib X=0, o‘ng tomoni KO‘ bilan chegaralanadi X=L_B. Aktiv rejimda emitterdan asosiy zaryad tashuvchilar bazaga injeksiyalangani sababli, bazaning chap tomon chegarasida, EO‘ga yaqin sohada, konsentratsiyasi n₀ ni tashkil etuvchi nomuvozanat elektronlar paydo bo‘ladi. Bazaning o‘ng tomonida, KO‘ yaqinida, noasosiy zaryad tashuvchilar KO‘ning ichki elektr maydoni yordamida ekstraksiyalangani sababli elektronlar konsentratsiyasi muvozanat holatdagi n_p konsentratsiyaga nisbatan e’tiborga olmasa bo‘ladigan darajada kichik. Bazada elektronlar konsentratsiyasi gradiyenti hosil bo‘lgani hisobiga elektronlar konsentratsiya katta sohadan kam tomonga diffuziyalanib harakatlanadi va bazada elektronlarning diffuziya tokini hosil qiladi:

bu yerda, S_E – EO‘ning yuzasi, D_n –elektronlarning baza sohadagi diffuziya koeffitsiyenti.
Baza sohasida elektronlar nochiziqli taqsimlanadi, chunki harakat davomida elektronlar rekombinatsiya hisobiga yo‘qoladi. Elektronlarning taqsimlanishidagi farq juda kichik bo‘lgani sababli, uni rasmda ko‘rsatish qiyin.

11-rasm. Turli rejimlarda zaryad tashuvchilarning BT bazasida taqsimlanishi: 1 –muvozanat holat (U_EB = 0, U_KB = 0), 2 – aktiv,

3 – invers, 4 – to‘yinish, 5 – berk rejimlarga mos keladi.