12.3 : Zasada działania tranzystorów bipolarnych (BJT)

Tranzystor bipolarny (BJT), w szczególności tranzystor PNP w konfiguracji ze wspólną bazą, skutecznie wzmacnia lub przełącza sygnały elektroniczne, kontrolując przepływ nośników ładunku. W tym omówieniu skupiono się na jego działaniu w trybie aktywnym.

W konfiguracji PNP emiter jest silnie domieszkowany nośnikami ładunku dodatniego (dziurami), podczas gdy podstawa jest słabo domieszkowana nośnikami ujemnymi (elektronami). Taka konfiguracja pozwala na polaryzację w kierunku przewodzenia na złączu emiter-baza, zmniejszając barierę potencjału i umożliwiając dyfuzję dziur z emitera do podstawy. Otwory te następnie próbują przejść w kierunku kolektora. Podczas tej podróży niektóre dziury łączą się ponownie z elektronami w bazie, zmniejszając liczbę nośników docierających do kolektora i przyczyniając się do powstania prądu bazowego. Jednocześnie wygenerowane termicznie elektrony kolektora przemieszczają się w kierunku podstawy, zwiększając prąd kolektora.

Podstawowym składnikiem prądu emitera są dziury. Prąd bazy wynika z różnicy prądu emitera i prądu kolektora, co ma kluczowe znaczenie dla utrzymania neutralności ładunku w bazie. Sprawność tranzystora mierzy się na podstawie jego wzmocnienia prądowego, które obejmuje dwa krytyczne czynniki: wydajność emitera i podstawowy współczynnik transportu. Sprawność emitera wskazuje część nośników wtryskiwanych z emitera, które przyczyniają się do prądu wyjściowego. Natomiast podstawowy współczynnik transportu odzwierciedla odsetek tych przewoźników, którzy docierają do odbiorcy. W idealnym przypadku obie wartości powinny zbliżać się do jedności, co oznacza wydajny transport przewoźnika i minimalną rekombinację.

Co więcej, wszelki prąd upływowy pomiędzy kolektorem a bazą, gdy złącze emiter-baza jest otwarte, jest uwzględniany w obliczeniach prądu kolektora pod względem wzmocnienia prądowego. Ten wyciek oznacza nieefektywność operacyjną, wpływającą na działanie tranzystora w obwodach elektronicznych.