Глава 1.12

Тепловой ток коллектора

Тепловым током коллектора I_K0

называют коллекторный ток I_K, измеренный в режиме разомкнутого эмиттерного перехода (режим холостого хода) в эмиттерной цепи I_эр = 0 при большом обратном смещении на коллекторном переходе.

Тепловой ток коллектора отличается от обратного тока диодного p-n перехода, поскольку в биполярном транзисторе есть еще и эмиттерный переход.

Из уравнения (1.7.7) следует, что условие I_эр = 0, вызывает следующее уравнение для распределения дырок p_n(x) по базе биполярного транзистора

.

(1.12.1)

Продифференцировав уравнение (1.12.1) по х, рассчитаем затем градиент при х = W  

Умножив на коэффициент qDS, получаем тепловой ток коллектора

.

(1.12.2)

Поскольку W << L, гиперболический тангенс легко разлагается в ряд  

.

(1.12.3)

Из уравнения (1.12.3) следует, что тепловой ток коллектора I_K0 много меньше теплового тока диодного p-n перехода  .

Легко показать, что в случае измерения теплового тока коллектора на эмиттерном переходе транзистора появится небольшое отрицательное напряжение U_э.

Действительно из уравнения (1.4.2) следует, что при I_э = 0, напряжение U_э будетU_э = kT/q ln(1-). Если значение коэффициента передачи равняется = 0,98, то численное значение ln 0,02 ~ -4. Тогда U_э = - 4 kT/q = - 0,1 В.

При измерении теплового тока коллектора число дырок в базе очень мало, поскольку цепь эмиттера разомкнута. Даже на границе с эмиттерным переходом концентрация дырок p_n(0) будет много меньше, чем равновесная концентрация p₀
.