¿Por qué la corriente del colector de un transistor BJT es independiente del voltaje de la base del colector?

Ignorando la modulación del ancho base efectivo, ¿por qué la corriente del colector es independiente del voltaje de polarización inversa a través de la unión PN base-colector? Por un lado, es fácil ver que se debe obedecer a KCL, por lo que la corriente del emisor que fluye hacia la base debe existir a través del colector; pero cómo se "obedece" eso dado el gran campo eléctrico que bajan los portadores cuando llegan al cruce Base-Colector. Sin duda, el campo eléctrico en la región de agotamiento acelera los portadores que, según la ecuación de la corriente de deriva:, ¿ Ecuación de corriente de derivaaumenta la corriente como E puede ser muy grande?

En la región de saturación este no es el caso. Sin embargo, cuando Vce llega a cierto punto, tienes dos mecanismos opuestos (causados ​​​​por el aumento de Vce) como yo lo veo; (1) un aumento en el voltaje Vce debería impulsar más corriente y (2) una ampliación de la capa de agotamiento del colector base debería producir menos corriente. Solo mi forma simple de pensar me dice que cuando pasas de la saturación, hay dos cosas opuestas que tienden a cancelarse entre sí y la corriente permanece prácticamente igual.
la unión del colector base tiene una pequeña fuga, por lo que cambiar V_BC cambiará un poco I_C, por lo que no hay exactamente un efecto 0 del voltaje del colector, solo un efecto mayormente cero
¿Podría especificar: qué parámetros se mantienen constantes mientras cambia el voltaje colector-base?

Respuestas (1)

Parece pensar que debido a que el área de agotamiento es grande para la unión del colector base, debe haber un gran campo allí. Eso es lo contrario de cómo funciona. La diferencia de voltaje entre el emisor, la base y el colector se elimina exclusivamenteen la región de agotamiento. Por lo tanto, cuanto más grande es la región de agotamiento, más disperso está el campo y, por lo tanto, menos fuerte es el campo. De hecho, la inyección trasera es una de las razones de los transistores de unión heterosexual. En las regiones sin agotamiento, la difusión es el mecanismo dominante. Por lo tanto, al crear un gran campo eléctrico que esencialmente actúa como una barrera de flujo inverso, el BJT fuerza la difusión. La razón por la que la corriente fluye desde C->E (NPN) o E->C (PNP) es porque el BJT usa diferentes niveles de dopaje para crear anchos de agotamiento para diferentes propósitos. La región de agotamiento del CB con polarización inversa, al ser grande, se deja caer casi exclusivamente en el lado del colector. Eso significa que hay muy poca duración para la difusión. Esa pequeña longitud hace que el Colector se convierta en una excelente fuente de portadores minoritarios para la base en comparación con el emisor, cuyo gran campo eléctrico es casi insuperable. Cuando esos portadores minoritarios se cruzan, impulsan la difusión en la base. Una vez que la base proporciona ese portador minoritario al emisor, no puede recuperarlo, por lo que debe obtener otro del colector.

En esencia, la corriente del colector depende solo de la cantidad que sale del emisor, no del campo, que está diseñado para caer casi por completo sobre el colector.

Deje un comentario sobre esto si no lo entiende, porque necesité unas 10 imágenes para escribir esto en la universidad.

Editar: ¡La imagen de BJT para gobernarlos a todos!ingrese la descripción de la imagen aquí

Pasé por alto por completo el hecho de que una región de agotamiento más grande = ¡un campo más débil! No estoy seguro de entender el resto: VCE, está diseñado para dejar caer el más grande en la unión del colector base, esto conduce a una región de agotamiento más grande allí, ¿eso en efecto disminuye la fuerza del campo eléctrico? Entonces, a medida que aumenta VCE, ¿su efecto se compensa con una ampliación de la región de agotamiento? Sin embargo, ¿la corriente aún aumenta en la región activa porque el ancho de base efectivo también disminuye, aumentando así el gradiente de difusión? PD: las fotos estarían bien :)
De acuerdo, los BJT son un dispositivo de tres terminales y Vce es la mayor parte del tiempo solo un efecto secundario de los más importantes Vbe y Vcb. Debido a que Vcb es una unión pn con polarización inversa, y debido a que el colector a menudo se dopa a ~ 1/100 de la concentración de la base, la mayor parte del campo para Vcb solo cae en el lado del colector. El campo de Vbe se usa por una razón diferente. Dado que esto tiene polarización directa, la región de agotamiento es pequeña y el campo es alto. Este campo alto hace que una vez que un portador haya cruzado de b->e no pueda volver atrás, por lo que se difunde al contacto con el metal.
¿Por qué la corriente del colector de un transistor BJT es independiente del voltaje de la base del colector?
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