Транзисторы

Действительно, допустив ошибку в выборе режима, вы можете уйти из рабочей области влево и сделать сигнал жертвой загиба. Вы можете нечаянно (например, повысив напряжение U_бк) уйти из рабочей области вправо и увидеть, как мощность, выделяемая на коллекторном переходе, в какие-то моменты становится больше допустимой (это, правда, будут не моменты, а всего один момент — транзистору достаточно один раз ненадолго перейти границу допустимой мощности, чтобы он уже навсегда перестал быть транзистором). А вот перейти нижнюю границу рабочей области даже при желании невозможно — коллекторный ток никаким разумным способом нельзя сделать меньше, чем I_ко. Именно поэтому ток I_ко называют неуправляемым коллекторным током.

Как ни мал этот ток (он обычно в тысячи раз меньше средней величины I_к), а его влияние на работу транзистора огромно. Именно поэтому мы несколько подробней остановимся на происхождении неуправляемого тока I_ко и на той роли, которую он играет в транзисторном усилителе.

Вернемся к тем далеким временам, когда мы только научились создавать полупроводниковые кристаллы с разным типом проводимости, вводя в них донорные или акцепторные примеси (рис. 15). При введении донорной примеси в кристалле появлялись свободные электроны, и он становился полупроводником типа n, а при введении акцепторной примеси в кристалле появлялись свободные дырки, и он становился полупроводником типа р. Но еще до введения примеси в полупроводнике были свои собственные свободные заряды, причем в равном количестве и электроны и дырки. Эти собственные заряды, благодаря которым полупроводник обладал небольшой собственной проводимостью, появлялись потому, что в некотором количестве атомов, скажем, в одном атоме из нескольких миллионов, под действием тепловой энергии нарушалась связь одного из внешних электронов с ядром. Электрон уходил в межатомное пространство (отрицательный свободный заряд) и оставлял свой атом с одним свободным для других электронов местом, то есть с дыркой (положительный свободный заряд).

После введения примеси судьба собственных свободных Зарядов оказывалась различной. Если, например, в полупроводник вводилась донорная примесь и в нем появлялось большое количество примесных электронов, то собственные электроны как бы присоединялись к ним и практически терялись на их фоне: ведь примесных зарядов всегда во много раз больше, чем собственных. Но в таком полупроводнике n-типа оставались еще собственные дырки — очень небольшое количество дырок в сравнении с огромным количеством свободных электронов. Учитывая эту разницу в количестве, свободные электроны в полупроводнике n-типа мы назвали основными зарядами или основными носителями заряда, а собственные дырки — неосновными зарядами, неосновными носителями. Аналогично в полупроводнике р-типа (его создала акцепторная примесь) основными свободными зарядами являются дырки, а неосновными — свободные электроны.

Казалось бы, что не стоит обращать внимание на неосновные заряды — их очень мало и никакого влияния на работу pn-перехода они оказать не могут. В действительности же все обстоит иначе: неосновных зарядов действительно мало, но они начинают действовать, когда основные заряды «уходят от дел». И поэтому на фоне бездействующих основных зарядов малочисленный отряд неосновных становится чуть ли не главной действующей силой.

Так, в частности, когда мы прикладываем к pn-переходу обратное напряжение и основные заряды оттягиваются от границы между зонами, неосновные, наоборот, устремляются к этой границе — ведь у них другой знак и они все делают наоборот. Именно за счет неосновных зарядов возникает в полупроводниковом диоде обратный ток I_обр. Именно из-за неосновных зарядов возникает в коллекторной цепи и неуправляемый ток I_ко (рис. 60).

Рис. 60.Собственные (неосновные) свободные заряды базы создают небольшой коллекторный ток, который не управляется, то есть не подчиняются управляющему напряжению на базе.