Номер 7, страница 390 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 117. Электрический ток через контакт полупроводников с разным типом проводимости. Транзисторы. Глава 16. Электрический ток в различных средах - номер 7, страница 390.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Сила тока в коллекторе биполярного транзистора почти равна силе тока в эмиттере из-за конструктивных особенностей и принципа работы этого полупроводникового прибора.

В соответствии с первым правилом Кирхгофа для узла (которым является сам транзистор), ток, втекающий в узел, равен сумме токов, вытекающих из него. Для транзистора это означает, что ток эмиттера ($I_Э$) равен сумме тока коллектора ($I_К$) и тока базы ($I_Б$):

$$I_Э = I_К + I_Б$$

Из этого фундаментального соотношения следует, что равенство $I_К \approx I_Э$ может выполняться только при условии, что ток базы $I_Б$ очень мал по сравнению с током эмиттера и коллектора ($I_Б \ll I_Э$ и $I_Б \ll I_К$).

Малость тока базы обеспечивается специальной конструкцией транзистора:

1. Тонкая база: Средний слой транзистора, называемый базой, делается очень тонким. Основная функция эмиттера — испускать (инжектировать) носители заряда (электроны для n-p-n транзистора или дырки для p-n-p) в базу. Из-за малой толщины базы большинство этих носителей заряда пролетают через нее, не успев рекомбинировать с основными носителями базы.
2. Слабое легирование базы: Концентрация примесей в базе значительно ниже, чем в эмиттере. Это приводит к тому, что в базе находится относительно мало основных носителей заряда, что еще больше снижает вероятность рекомбинации.

Таким образом, лишь очень небольшая часть (обычно от 1% до 5%) носителей заряда, поступивших из эмиттера, рекомбинирует в базе, образуя малый ток базы $I_Б$. Подавляющее большинство носителей (95% - 99%) успешно достигают коллектора, где они захватываются электрическим полем коллекторного перехода и формируют ток коллектора $I_К$.

Поскольку ток базы составляет лишь незначительную долю от общего тока эмиттера, ток коллектора оказывается почти равным току эмиттера.

Ответ: Сила тока в коллекторе почти равна силе тока в эмиттере, потому что ток базы, который является разницей между током эмиттера и коллектора ($I_Б = I_Э - I_К$), очень мал. Это достигается за счет специальной конструкции транзистора, в котором база делается очень тонкой и слаболегированной. В результате этого подавляющее большинство носителей заряда, инжектированных эмиттером, проходят через базу в коллектор, и лишь малая их часть рекомбинирует в базе, создавая очень слабый ток базы.