Дрейфовый транзистор

Для повышения быстродействия транзистора необходимо уменьшить время пролета носителей через базу t_пр. Для этого в дополнение к диффузии носителей в базе необходимо использовать второй механизм переноса – дрейф носителей под действием электрического поля E_встр. На рис.11,а показано распределение концентрации донорных N_d и акцепторных примесей N_a. База транзистора легирована неравномерно, концентрация N_a уменьшается от эмиттера к коллектору. На рис.11,б схематично показано распределение отрицательно заряженных ионов акцепторной примеси в базе. Со стороны коллекторного перехода их меньше, чем со стороны эмиттерного перехода, поэтому в базе возникает встроенное электрическое поле E_встр (рис.11,б). Уровень дна зоны проводимости W_c в базе имеет наклон.

Зонная диаграмма дрейфового транзистора n-p-n - типа, включенного по схеме с ОБ в активном режиме, приведена на рис.12. Электроны в базе диффундируют к коллектору за счет градиента концентрации, а также дрейфуют навстречу E_встр, скатываясь вниз по наклону зоны проводимости. При этом время пролета электронов через базу сокращается в четыре - пять раз по сравнению с t_пр электроннов в бездрейфовом транзисторе.

3.5. Зонная диаграмма бездрейфового биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером

На рис.13 приведена зонная диаграмма бездрейфового транзистора n-p-n - типа, включенного по схеме с ОЭ в активном режиме. В этой схеме эмиттер заземлен. Напряжение U_б смещает эмиттерный переход в прямом, а напряжение U_к смещает коллекторный переход в обратном направлении. Электроны из эмиттера через понизившийся потенциальный барьер Ψ_э0=q(j_к0−U_б) поступают в базу. Диффундируя через “тонкую” базу, меньшая часть электронов рекомбинирует с дырками, создавая небольшой базовый ток I_б. Большая часть электронов достигает коллекторного перехода и через обратносмещенный коллекторный переход, открытый для неосновных носителей, уходит в коллектор, создавая электронный ток коллектора I_nк.

Схема включения транзистора с ОЭ позволяет с помощью небольших базовых токов управлять большими коллекторными токами. Коэффициент усиления по мощности транзистора в схеме с ОЭ (при правильно выбранной нагрузке) существенно больше, чем в схеме с ОБ.