7.1. Sandara ir veikimas

Dvipolis tranzistorius sudarytas iš trijų puslaidininkio monokristalo skirtingo laidumo sričių, tarp kurių yra dvi sąveikau­jančios pn sandūros. Dvipoliai tranzistoriai būna pnp ir npn struktūros (7.1 pav.). Vidurinė pnp ir npn darinių sritis vadinama baze (angl. – base). Likusios dvi kitokio laidumo sritys vadinamos emiteriu (emitter) ir kolektoriumi (collector). Sandūra tarp emiterio ir bazės vadinama emiterio sandūra, sandūra tarp bazės ir kolektoriaus – kolektoriaus sandūra.

Aptariami tranzistoriai vadinami dvipoliais, dvikrū­viais arba bipoliariaisias, todėl, kad juose teka abiejų tipų krūvininkų (elektroninės ir skylinės) srovės.

Nagrinėkime pnp tranzistorių, įjungtą pagal bendrosios bazės schemą (7.2 pav.). Grandinėje panaudoti du maitinimo šaltiniai. Bazės ir emiterio grandinėje įjungtas šaltinis, kurio įtampa emiterio sandūrai yra tiesioginė. Kolektoriaus ir bazės grandinėje įjungtas šaltinis, kurio įtampa kolektoriaus sandūrai yra atgalinė. Tokiose sąlygose tranzistorius gali stiprinti elektrinius virpesius.

Veikiant emiterio sandūroje tiesioginei įtampai , emiterio sandūroje potencialo barjero aukštis tampa ; čia  – kontaktinis potencialų skirtumas emiterio sandūroje. Sumažėjus potencialo barjero aukščiui, per emiterio sandūrą teka tiesioginė srovė . Ją sudaro skylinė ir elektroninė dedamosios:

Elektroninę srovę  sukuria iš bazės į emiterį difunduojantys elektronai, skylinę srovę  – iš emiterio į bazę difunduojančios skylės (7.2 pav., a).

Injektuotos iš emiterio į bazę skylės tampa šalutiniais krūvininkais ir difunduoja koncentracijos mažėjimo kryptimi link kolektoriaus sandūros (7.2 pav., b). Priartėjusias prie kolektoriaus sandūros skyles pagauna šios sandūros elektrinis laukas ir permeta į kolektoriaus sritį. Taip atsiranda per kolektoriaus sandūrą tekanti pagrindinė tranzistoriaus srovė .

Ne visos skylės pasiekia kolektoriaus sandūrą. Dalis skylių bazėje susitinka su pagrindiniais bazės krūvininkais – elektronais ­ ir rekombinuoja. Dėl to atsiranda skylių rekombinacinė srovė . Įveikusios emiterio sandūrą skylės pasiekia kolektoriaus sandūrą arba rekombinuoja, todėl .

Kai kolektoriaus sandūroje veikia atgalinė įtampa , potencialo barjero aukštis kolektoriaus sandūroje yra ; čia U_kK – kontaktinis potencialų skirtumas kolektoriaus sandūroje. Aukšto barjero negali įveikti bazės ir kolektoriaus sričių pagrindiniai krūvininkai, todėl per kolektoriaus sandūrą teka pagrindinė tranzistoriaus srovė  ir dreifinė srovė .

Taigi . Srovę  sukuria kolektoriaus sandūros aplinkoje generuojami savieji puslaidininkio krūvininkai. Šie krūvininkai ir atgalinė kolektoriaus sandūros srovė  atsiranda yrant kovalentiniams ryšiams dėl šiluminių kristalinės gardelės virpesių. Todėl srovė  kartais vadinama šilumine srove. Kai , tai  ir . Taigi  yra kolektoriaus sandūros soties srovė, kai emiterio grandinė nutraukta.

Iš tranzistoriaus srovių aptarimo ir 9.2 paveikslo, a, aišku, kad ryšys tarp tranzistoriaus išvadų srovių ir išvardytų tranzistoriaus srovių dedamųjų išreiškiamas formulėmis:

,..

Nesunku įsitikinti, kad .

Tranzistoriaus bazės srovė esti silpna. Tada . Stiprėjant tranzistoriaus emiterio srovei , stiprėja pagrindinė tranzistoriaus srovė  ir jo kolektoriaus srovė . Taigi tranzistoriaus emiterio srovė valdo jo kolektoriaus srovę.

Vienas svarbiausių dvipolio tranzistoriaus parametrų yra jo statinis emiterio srovės perdavimo koeficientas, išreiškiamas formule:

.                   

Šio perdavimo koeficiento reikšmė esti artima vienetui (). Jo išraišką galima taip pertvarkyti:

               

čia,.

Koeficientas  vadinamas emiterio efektyvumu. Jis nusako, kokią emiterio srovės dalį sudaro srovė, kurianti bazėje krūvininkus, lemiančius pagrindinę tranzistoriaus srovę. Koeficientas  yra krūvininkų pernašos per bazę koeficientas, nusakantis, kuri injektuotų į bazę krūvininkų dalis pasiekia kolektoriaus sandūrą ir kuria pagrindinę tranzistoriaus srovę.

siekiant padidinti statinį emiterio srovės perdavimo koeficientą, reikia didinti emiterio efektyvumą ir gerinti krūvininkų pernašą per bazę.