Эффект оттеснения эмиттерного тока

Эффект оттеснения эмиттерного тока обусловлен нарушением эквипотенциальности базы в плоскости, параллельной плоскости эмиттерного перехода. Он проявляется при значительных токах эмиттера и, следовательно, базы, когда падение напряжения на сопротивлении активной базы R_B{ сравнимо с температурным потенциалом ф_г. На рис. IV.5.6 показаны линии тока базы, а также эпюры распределений потенциала базы (а) и плотности тока через эмиттерный переход (б) в нормальном режиме работы транзистора. Кривые 1, 2,3 соответствуют токам эмиттера 1_Е1 < 1_Е2 < /_?3. Потенциал эмиттера принят равным нулю.

При малом токе эмиттера I_E = 1_ЕЛ ток базы 1_т также мал, и падение напряжения AV_bl оттока I_вх на активном сопротивлении базы R_Bl мало: AV_fA<^

T. База остается эквипотенциальной в направлении оси у (рис. IV.5.6, а, прямая 1). Напряжение база—эмиттер V_be = V_b во всех точках эмиттерного перехода одинаково, следовательно, плотность эмиттерного тока j_e также одинакова (рис. IV.5.6, б, прямая 1) — эмиттер инжектирует носители заряда в базу однородно по всей поверхности эмиттерного перехода.

При увеличении тока 1_Е ток базы 1_В возрастает. Вследствие падения напряжения на сопротивлении R_Bl потенциал базы V_h снижается по мере удаления от базового контакта (рис. IV.5.6, а, кривые 2,3). Плотность эмиттерного тока экспоненциально зависит от напряжения V_be: j_e ~ е^^/Фг. Поэтому неравномерность распределения плотности тока j_e(y) значительно больше, чем неравномерность распределения потенциала базы V_b(y) (см. рис. IV.5.6, б, кривые 2, 3). Таким образом, плотность эмиттерного тока максимальна на краю эмиттера, ближайшем к базовому контакту. Ток эмиттера с возрастанием его величины как бы оттесняется к базовому контакту. Если конструкция транзистора содержит два контакта к базе, расположенных по разные стороны эмиттера, ток эмиттера оттесняется из середины эмиттера к обоим контактам симметрично.

Рис. IV.5.6. Линии тока базы и эпюры распределений потенциала базы (а) и плотности тока через эмиттерный переход (б) в нормальном режиме работы транзистора.

Кривые 1,2,3 соответствуют токам эмиттера /а < /_н < /_в

Эффект оттеснения начинает проявляться, когда произведение I"R_m становится сравнимым с величиной температурного потенциала ф_г. Оттеснение эмиттерпого тока приводит к тому, что при высоком уровне тока 1_Е значительная часть этого тока инжектируется через боковые стенки эмиттера вблизи контакта к базе (пунктир на рис. IV.5.6).

Следует отметить, что эффект оттеснения эмиттерпого тока является следствием принципиальной неодномерности линий тока в транзисторе — направление дырочного тока базы в активной базе перпендикулярно направлению электронного тока коллектора. Поэтому этот эффект практически не удается адекватно учесть коррекцией эквивалентной схемы.