Эффе́кт Э́рли (эффект модуляции ширины базы при изменении коллекторного напряжения) — влияние обратного напряжения на коллекторном переходе биполярного транзистора, работающего в активном линейном режиме, на токи биполярного транзистора.
Учёт этого эффекта уточняет модель работы биполярного транзистора и не позволяет рассматривать последний в виде идеального источника тока.
Объяснение эффекта Этот эффект проявляется в зависимости выходного дифференциального сопротивления каскада с общим эмиттером от напряжения в активном режиме работы транзистора, также при увеличении увеличивается коэффициент передачи тока базы.
Механизм возникновения этой зависимости следующий. При увеличении коллекторный переход более сильно смещается в сторону запирания и при этом расширяется обеднённая зона коллекторного перехода за счёт уменьшения толщины базового слоя как показано на рисунке. Изменение напряжения на базе относительно эмиттера (в прямосмещённом p-n переходе) при изменении управляющего тока незначительно изменяет ширину обеднённого слоя эмиттерного перехода и этим изменением можно пренебречь.
При сужении ширины базового слоя, вызванного увеличением (по модулю) возрастает выходной ток коллектора, что обусловлено
снижением вероятности рекомбинации в суженном базовом слое; увеличением градиента плотности объёмного заряда в базовом слое и, следовательно, ростом инжекции носителей заряда из эмиттера в базо-коллекторный переход.
Второй фактор увеличения тока коллектора называют эффектом Эрли.
Физическая модель биполярного транзистора с учётом эффекта Эрли В этой уточнённой физической модели коллекторный ток можно записать как:
где — ток насыщения обратно смещённого коллекторного перехода; — напряжение коллектор-эмиттер; — температурный потенциал, — постоянная Больцмана, — абсолютная температура, — элементарный заряд, при комнатной температуре мВ; — напряжение Эрли, равное напряжению в точке пересечения линейно-экстраполированных коллекторных вольт-амперных характеристик области активного режима с осью напряжений графика, величина этого напряжения изменяется от 15 до 150 В, причем оно меньше для транзисторов меньших размеров (см. рисунок); — напряжение база-эмиттер.
Малосигнальный коэффициент передачи тока базы в ток коллектора в этой модели:
где — коэффициент передачи тока базы при нулевом смещении, зависимость этого коэффициента от показана на рисунке снизу.
Эффект Эрли снижает выходное дифференциальное сопротивление каскада с общим эмиттером, в этой упрощённой модели это сопротивление выражается:
это сопротивление включено параллельно коллекторному переходу и снижает выходное дифференциальное сопротивление, например, в схеме токового зеркала.
См. также Эффект Кирка
Примечания
Ссылки Дифференциальное сопротивление коллекторного перехода.
Литература Сугано, Т., Икома Т., Такэиси Ё. Введение в микроэлектронику. — М. : Мир, 1988. — С. 102. — ISBN 5-03-001109-9.
Категория:Транзисторы