¿Por qué la relación de corrientes de colector a base en un transistor BJT siempre es mayor que 1?

Respondiendo preguntas:

  

@LvW Solo por curiosidad: ¿Qué pasa si VCE = VBE? C-B pn unión no   tiene polarización inversa entonces, por lo que no atraerá electrones en la región base.   Por lo tanto, IC será cero e IE será igual a IB?

Pero el diodo C-B no tiene polarización directa. Esta es una aplicación donde el BJT se usa como diodo y no es posible una amplificación "clásica" (región de transición entre la saturación y la región de amplificación).

  

IC y IE están controlados y solo controlados por VBE; IB es solo un lado   producto; Una vez que VCE es mayor que VBE, su valor específico no   importa, porque la unión E-B tiene polarización inversa. Estoy en lo correcto?

No importa demasiado, por otro lado: mire las curvas Ic = f (VCE). Ic se eleva lentamente con VCE debido al efecto inicial.

  

Dado VBE, IE es fijo, y como resultado, la suma de IB e IC es   fijo. Cuando VCE < VBE, lo que IB y IC dependen de VCE. El mayor   VCE es, cuanto mayor es IC / IB. Sin embargo, el valor de IC / IB está limitado por   "beta", que se alcanza cuando VCE = VBE. "¿Es esto correcto?

En este caso (VCE < VBE) el diodo C-B está abierto y hay una pequeña corriente Ic que tiene una dirección opuesta a la dirección "normal" Ic. Ejemplo: Para VCE = 0 tenemos una corriente Ic que es negativa (las curvas Ic = f (VCE) NO cruzan el origen).

    

El diodo del emisor de base transporta corriente de ambos orificios y electrones; para un NPN, la corriente del emisor (tipo N, electrones) es dominante porque el emisor Está fuertemente dopado en comparación con la base. Hay muchos electrones en el emisor que se mueven en respuesta a la polarización del voltaje de la base del emisor, y menos agujeros en la base (que se mueven en la dirección opuesta). La corriente de base debe completar los orificios de salida para que el transistor no pierda el emisor de base. Voltaje de polarización (no hay agujeros en el colector o emisor). Asi que, se debe suministrar una corriente de base (orificio) aproximadamente proporcional en el cable de base, a la corriente del emisor (electrón) más grande. Una segunda contribución a la corriente de base es la recombinación de electrones del emisor, que también agota los orificios de la base, pero sin moverlos (un electrón "cae" dentro de un orificio). Esta contribución también es proporcional a la corriente del emisor, y se minimiza por manteniendo la región base (tipo P, agujeros) muy delgada; la mayoría de los electrones del emisor viajan a través de la región sin recombinarse, y luego se encuentran en el colector donde son ... recogidos. Ambas causan la pérdida de la carga base, tienen que ser 'reemplazadas' por la corriente base, o la polarización del emisor (y la corriente) se apaga.

Para resumir: la corriente base es de la corriente del diodo de los agujeros al emisor, más algunos electrones de origen emisor que causan eventos de recombinación en la base. La corriente del colector depende del VOLTAJE del emisor de base , porque eso determina la fuente de corriente dominante (electrones emisores). La corriente de base simplemente restaura la condición de voltaje del emisor de base después de que los portadores de carga se mueven para quedarse, o salir y nunca regresan.

    

Su Q aparentemente se refiere a un transistor NPN ('agujeros inyectados en el emisor').

En un transistor bipolar (NPN o PNP; refiriéndose a NPN en esta respuesta), cuando la unión base-emisor está polarizada en forma directa, la corriente fluye. Consiste en agujeros inyectados desde la base hasta el emisor y electrones desde el emisor hasta la base. Los transistores se construyen (dopaje más rico del Emisor que de la Base) de modo que la mayor parte de la corriente es transportada por electrones en lugar de por agujeros.

Ahora, los agujeros inyectados en el emisor encontrarán un campo denso de electrones (el emisor está fuertemente dopado), y por lo tanto se recombinarán rápidamente. Esto requiere que los electrones de reemplazo sean suministrados por el terminal emisor.

Los electrones inyectados por el emisor en la base encontrarán muy pocos agujeros alrededor, la base está relativamente ligeramente dopada. Por lo tanto, se produce una cantidad relativamente pequeña de recombinación, aunque esto requiere agujeros y la corriente de base consecuente. Tan pronto como estos electrones llegan al extremo base de la región de agotamiento, se difunden alejándose de ella. Debido a que la base es delgada, esta difusión es 'rápida'.

Cualquier electrón que se difunda cerca de la unión colector-base será barrido a través de esa unión (si la unión colector-base tiene polarización inversa), porque el campo es tal que "atrae" electrones de la base al colector. Estos electrones forman una corriente colectora.

Por lo tanto, hay dos componentes significativos de la corriente de base: orificios inyectados de B a E, y orificios para recombinarse con algunos de los electrones inyectados de emisor a base (hay un componente adicional insignificante de la fuga inversa de colector-base). Si bien no son iguales, estos valores son generalmente similares (la corriente de recombinación suele ser más baja que la corriente de inyección).

La corriente del emisor consiste en agujeros que se recombinan y electrones inyectados. Debido a la estructura de la unión, el componente de inyección domina.

La corriente del colector es principalmente la corriente de electrones del emisor inyectado, menos una pequeña cantidad que se pierde debido a la recombinación.

Entonces, debido a que a) en la unión de BE, la inyección de electrones es mayor que la inyección en el orificio yb) la recombinación de electrones en la base es pequeña, la corriente del colector es una fracción grande (por ejemplo, 99%) de la corriente del emisor, por lo tanto La corriente de base (que es la diferencia) es aproximadamente el 1% de la corriente del emisor.

Estos parámetros difieren de un dispositivo a otro, con la temperatura y con algunas imperfecciones y otros defectos en los dispositivos, pero los principios básicos son consistentes.