Эффект модуляции толщины базы

Т.к. эмиттерный переход смещен в прямом направле­нии, его ширина мала и изменение этой ширины при изменении не имеет существенного значения. Коллекторный переход смещен в обратном направлении и имеет большую ширину. Поэтому измене­ние ширины перехода при изменении напряжения Uk играет важную роль для работы p-n-p - структуры.

Поскольку коллекторный переход в основном сосредоточен в базе, (как более высокоомной области), то приращения его ширины вызывают практически равные им приращения толщины базы W. В результате получается зависимость: W == f (Uk), которую называют модуляцией толщины базы или эффектом Эрли.

Эффект модуляции толщины базы оказывает влияние на работу р-n-р - структуры следующим образом:

1. Изменение толщины базы влияет на ту долю инжектированных носителей заряда (дырок), которая доходит до коллектора,избежав рекомбинации. Чем меньше толщина базы, тем больше эта доля, т.е. при неизменном токе эмиттера модуляция толщины базы приводит к изменениям тока коллектора.

1.2.- коллекторный переход имеет конечное дифференциальное сопротивление.

2. Модуляция толщины базы сопровождается изменением за­ряда дырок в базе, т.е. имеет место зависимость заряда (в базе) от коллекторного напряжения б = f(u_k), следовательно (об-ратносмещённый) коллекторный переход обладает диффузионной емкостью дополнительно к обычной барьерной.

3. Модуляция толщины базы меняет время диффузии дырок через базу, тем самым напряжение u_к влияет на частотные свой­ства транзисторной структуры.

Увеличение по модулю напряжения Uk ведёт к уменьше­нию толщины базы на величину dWм. А это приводит к увеличению градиента концентрации дырок в базе: grad Р = dp/dx.

Следовательно, при изменении напряжения на коллекторе происходит изменение тока эмиттера, что, в свою очередь ведет к изменению напряжения на эмиттере. Другими словами: в транзисторной структуре с двумя взаимодействующими перехо­дами существует внутренняя обратная связь по напряжению.

5. Пробой перехода может происходить не только в результате лавинной ионизации, но и в результате сужения базы ввиду мо­дуляции её толщины. Если коллекторный переход расширится настолько, что ширина базы сделается равной нулю, то переходы транзистора сомкнутой, и ток будет беспрепятственно проходить из эмиттера в коллектор, Т.е. наступит пробой. Такой эффект называют эффектом смыкания.

Описание лабораторного стенда:

При исследовании характеристик транзисторной структуры используется специализированный стенд, блок-схема которого приведена ниже:

Теоретические вольт-амперные характеристики транзисторов

Схема включения с общей базой

а – входные характеристики

б – выходные характеристики

Схема включения с общим эмиттером

а – входные характеристики

б – выходные характеристики

Экспериментальная часть

Схема №1 включения транзистора

Входная характеристика

В	В	В
Iэ, мА	Uэб, В	Iэ, мА	Uэб, В	Iэ, мА	Uэб, В
	0,08	0,25	0,08	0,5	0,06
0,25	0,1	0,5	0,1		0,1
0,5	0,12	0,75	0,12	1,5	0,12
0,8	0,14	1,5	0,16		0,14
1,25	0,16	2,5	0,18		0,16

Выходная характеристика

мА	мА	мА	мА	мА
Iк, мА	Uкб, В	Iк, мА	Uкб, В	Iк, мА	Uкб, В	Iк, мА	Uкб, В	Iк, мА	Uкб, В
0,85	1,5	1,75	1,5	2,9	1,5	3,5	1,5	4,25	2,7
0,9		1,8		2,95		3,7		4,27	3,6
0,93	4,5	1,83	3,5	2,98	4,5	3,73		4,29
0,95		1,85				3,9		4,31
0,97		1,9	7,5	3,05				4,33	9,6

Схема №2 включения транзистора

Входная характеристика

В	В	В
I, мА	U, В	I, мА	U, В	I, мА	U, В
	0,175		0,15		0,15
2,5	0,18	2,5	0,175	2,5	0,16
	0,2		0,18		0,175
	0,22		0,2		0,18
4,5	0,24	5,5	0,22		0,2

Выходная характеристика

мА	мА	мА	мА
Iк, мА	Uкэ, В	Iк, мА	Uкэ, В	Iк, мА	Uкэ, В	Iк, мА	Uкэ, В
	0,06	12,5			0,1	37,5	0,5
	0,1		1,5	28,5	0,3	38,5
12,5	0,17	21,5			0,5		1,5
	0,85
	5,5	22,5		32,5	1,5