Bipolaire transistor

[In physics I trust]

Bij een bipolaire transistor is de pn-junctie verantwoordelijk voor de karakteristieke werking ervan (NPN of PNP). Wat ik moeilijk kan vatten:

Als je reverse bias aanlegt op je junctie, dan vindt er toch massale recombinatie plaats? De elektronen van de spanningsbron die aankomen 'vullen' als het ware de holes terwijl de vrije elektronen in het N-gedeelte worden weggevoerd naar de andere terminal van de spanningsbron? Hoe bewaart de diode dan zijn werking, aangezien deze p- en n-doping daarmee toch verdwenen is?

[EvilBro]

Dit zit niet echt meer in mijn parate kennis, dus ik kan het mis hebben...

Als je reverse bias aanlegt op je junctie, dan vindt er toch massale recombinatie plaats? De elektronen van de spanningsbron die aankomen 'vullen' als het ware de holes terwijl de vrije elektronen in het N-gedeelte worden weggevoerd naar de andere terminal van de spanningsbron? Hoe bewaart de diode dan zijn werking, aangezien deze p- en n-doping daarmee toch verdwenen is?

Voor mij is je vraag niet helemaal duidelijk. Ik vermoed dat je vraag is: hoe werkt een bjt?

Bekijk eerst de collector-basisjunctie. Deze staat in reverse bias. Dat wil zeggen dat de depletielaag breder is dan normaal. Elektronen en gaten worden immers van de junctie weggetrokken (elektronen naar de positieve voeding en gaten naar de negatieve voeding). Je verwacht dus niet dat er een stroom loopt (dit is gelijk aan wat je ziet gebeuren bij een diode in sper).

Stel nu dat je vanuit het p-materiaal elektronen injecteert in de depletielaag. Wat gebeurt er met deze elektronen. Deze elektronen worden door het aanwezige elektrische veld in de depletielaag naar het n-materiaal geduwd.

De basis-emitterjunctie staat in forward bias. Hierdoor loopt dus een stroom. De elektronen gaan vanuit de emitter door de junctie naar de basis. Dit is hetzelfde als bij een diode. Bij een diode zullen de aangekomen elektronen recombineren met gaten. De basis van een bjt is echter zeer smal. Zo smal dat elektronen de kans niet krijgen om te recombineren. Ze schieten daarom in grote getalen door in de depletielaag van de collector-basisjunctie. Door het daar aanwezige veld worden ze naar de collector geduwd. Elektronen gaan dus vanuit de emitter naar de basis naar de collector. Er loopt dus een stroom van de collector naar de emitter. De grote van deze stroom is afhankelijk van het aantal elektronen dat geinjecteerd wordt vanuit de emitter. Aangezien dat aantal afhangt van de spanning over de basis-emitterjunctie, is de stroom afhankelijk van de spanning over de basis-emitterjunctie.

[In physics I trust]

Bedankt voor de duidelijke uitleg. Waar ik mee zit is dat - als er recombinatie plaats vindt - wat er dan exact gebeurt?

N-dopering zijn onzuiverheden met een losjes gebonden vijfde elektron (vb. P), dus dat kan je zien als 'beschikbare elektronen'. Analoog, in het p-gedopeerde gedeelte zijn er elementen met een elektron minder, ongeveer equivalent aan positieve lading (vb. B).

Door diffusie zal aan de junctie in het p-gedopeerde gebied een laagje elektronen zitten en andersom, in het n-gedopeerde gebied een laagje gaten. Wat moet ik me dan voorstellen hierbij: qua lading neutraliseert dat elkaar, maar elektronen gaan niet 'weg', ze verdwijnen niet, dus wat gebeurt er met de atomen wanneer hun 'elektron/gat' is gaan lopen om te recombineren? Dat worden toch ionen? Is dat het fenomeen dat zorgt voor 'cut off' voltage? En dan, verder redenerend, 'gebruik je die dopering niet op', omdat de vrije elektronen afkomstig van die gedopeerde atomen, gaan recombineren totdat er geen vrije elektronen afkomstig van die gedopeerde elementen overblijven?