Also habe ich einige Bücher darüber gelesen, wie BJT funktioniert, und alle scheinen zu beschönigen, wie ein BJT im linearen Modus mit in Vorwärtsrichtung vorgespanntem Übergang base/emitterund umgekehrt vorgespanntembase/collector Übergang immer noch Strom vom Emitter zum Kollektor leiten kann.
In dieser Situation wird der base/emitterPN-Übergang so vorgespannt, dass der Verarmungsbereich sehr klein oder vernachlässigbar ist. base/collectorDer Verarmungsbereich des PN-Übergangs des Bereichs wird jedoch durch die Rückwärtsvorspannung verbreitert ; was Sie auf den ersten Blick denken lässt, dass kein Strom fließen darf.
Hier ist meine Meinung zur Gerätetheorie, warum wir bei einem NPN-BJT im Aktiv/Linear-Modus immer noch (großen) Strom vom Emitter zum Kollektor sehen. Bitte korrigieren Sie mich, wenn meine Theorie falsch ist oder einige Missverständnisse enthält:
Da die Basis im Verhältnis zum Kollektor und Emitter sehr dünn ist und leicht mit einem P-Typ-Material dotiert ist, stehen nicht viele Löcher zur Rekombination mit Emitterelektronen zur Verfügung. Der Emitter hingegen ist ein stark dotiertes N+-Material mit vielen, vielen Elektronen im Leitungsband. Wenn die Massenmengen an Elektronen im Emitter durch die EMK der base/emitterBatterie in die Basis gedrückt werden, hat die überwiegende Mehrheit von ihnen keine Löcher, mit denen sie sich verbinden können. Jetzt haben wir eine Situation, in der wir eine hohe Entropie von Elektronen in der Basis haben, die beginnen, sich in den base/collectorVerarmungsbereich zu entschärfen; effektiv dotieren und schrumpfenbase/collectorVerarmungsgebiet in Material vom N-Typ. Wenn genügend Elektronen diffundieren, verschwindet der Verarmungsbereich so gut wie im n-Typ-Material, wodurch der positiv vorgespannte n-Typ-Kollektorbereich diese diffundierten Elektronen aus dem Kollektoranschluss herausfegen kann. Da der Kollektor mäßig auf den N-Typ dotiert ist, können die diffundierten Elektronen den Kollektoranschluss mit positiver Polarität direkt verlassen.
Habe ich also Recht damit, dass die Entropie dabei eine Rolle spielt, indem sie den base/collectorVerarmungsbereich mit Elektronen diffundiert, um ihn effektiv in n-Typ-Material zu dotieren?
Danke!
Der erste Schlüssel, so sagen sie, zum Verständnis des BJT-Verhaltens ist zu verstehen, dass es durch das Verhalten von Minoritätsträgern angetrieben wird . In einer NPN-Vorrichtung bedeutet dies, dass Elektronen in der Basiszone vom p-Typ das Verhalten steuern.
Ich denke, Sie haben das in Ihrer Beschreibung festgehalten, aber das meiste von dem, was Sie geschrieben haben, passt nicht zur üblichen Art, die Physik zu beschreiben.
Da die Basis im Verhältnis zum Kollektor und Emitter sehr dünn ist, ... stehen nicht viele Löcher zur Rekombination mit Emitterelektronen zur Verfügung. Der Emitter hingegen ist ein stark dotiertes N+-Material mit vielen, vielen Elektronen im Leitungsband.
Das ist der einzige Teil von dem, was du geschrieben hast, der Sinn macht. Die Vorwärtsspannung am be-Übergang erzeugt überschüssige Ladungsträger im Basisbereich. Es sind nicht genügend Löcher vorhanden, um sofort mit diesen Elektronen zu rekombinieren, so dass sich der Bereich überschüssiger Löcher über eine gewisse Distanz vom Beginn des Verarmungsbereichs erstreckt, der dem be-Übergang zugeordnet ist. Wenn es sich weit genug erstreckt, erreicht es die gegenüberliegende Verarmungsregion (für den cb-Übergang). Alle Elektronen, die diese Verarmungsregion erreichen, werden schnell durch das elektrische Feld in der Verarmungsregion weggefegt, und das erzeugt den Kollektorstrom.
OK, wie ist also die Entropie beteiligt?
Ein wichtiger Punkt ist, dass die Ausbreitung überschüssiger Elektronen weg vom be-Übergang durch Diffusion beschrieben wird. Und Diffusion ist in gewissem Sinne ein Prozess, der eine Situation mit niedriger Entropie (eine große Anzahl von Partikeln, die sich in einem Teil eines Volumens befinden) in eine Situation mit hoher Entropie umwandelt (Partikel verteilen sich gleichmäßig über ein Volumen).
Wenn Sie also von "einer hohen Elektronenentropie" sprechen, haben Sie es tatsächlich falsch herum. Die Diffusion dient tatsächlich dazu, die Entropie zu erhöhen , nicht zu verringern.
Die Idee, dass überschüssige Elektronen "die Basis- / Kollektor-Verarmungsregion effektiv in N-Typ-Material dotieren und schrumpfen", macht ebenfalls keinen Sinn. Die überschüssigen Träger beeinflussen das Ausmaß der cb-Verarmungsregion nicht sehr. Elektronen, die die cb-Verarmungsregion erreichen, werden einfach durch das elektrische Feld hindurchgefegt.
Die Basisbreitenmodulation ist zwar ein Effekt, aber nur ein Effekt zweiter Ordnung. Die Transistorverstärkung (Beta) tritt auf, weil die Laufzeit tt der injizierten Elektronen über die Basis viel kürzer ist als die Rekombinationszeit tn der genannten Wahlen innerhalb der Basis, sodass die meisten der injizierten Elektronen den in Sperrichtung vorgespannten Basis-Kollektor-Übergang erreichen und überstrichen werden darüber (austretend als Kollektorstrom), anstatt als Basisstrom auszutreten. Numerisch ist Beta = tn/tt.