При больших плотностях тока концентрация электронов в базе п+-р-п-п+ транзистора увеличивается, а в силу квазиэлектронейтральности увеличивается и концентрация дырок. Это приводит к повышению уровня инжекции в определенных частях базы и ликвидации там встроенного электрического поля. Для транзистора, полученного методом двойной односторонней диффузии, уровень инжекции электронов наиболее сильно увеличивается в приэмиттерной части, а затем и в приколлекторной части базы (рис. 2.16, в). Повышение концентрации дырок в базе вблизи ОПЗ

эмиттера приводит к возрастанию доли тока дырок, инжектированных из базы в эмиттер, и снижению коэффициента инжекции. При дальнейшем увеличении тока уровень инжекции становится высоким практически во всей области базы [n(x)>>|N(x)|] и процессы переноса электронов в базе дрейфового транзистора подобны процессам в базе бездрейфового транзистора. Указанные процессы определяют зависимость коэффициента передачи тока от тока коллектора (или эмиттера). Эффекты Кирка и квазинасыщения дают дополнительный вклад в спад коэффициента передачи тока транзистора при больших плотностях тока.

Рассмотрим физические процессы, происходящие в базе транзистора при произвольных уровнях инжекции. Граничное условие для носителей заряда в базе на границе ОПЗ эмиттера имеет вид[4]

(2.2.1)

Подставив (2.2.1) в (2.1.4) и полагая х=х2Э, получим выражение для сквозного тока электронов в базе

(2.2.2)

Интеграл от концентрации дырок р(х) в базе с помощью условия квазиэлектронейтральности (2.1.8) можно представить в виде

(2.2.3)

Здесь Qp и Qn — заряды дырок и электронов в квазиэлектронейтральной базе, a QВ0 — заряд равновесных дырок в базе:

(2.2.4)

(2.2.5)

Известно,[4] что при низком уровне инжекции заряд электронов в базе Qn пропорционален сквозному току 1пх. Коэффициент пропорциональности представляет собой постоянную накопления заряда электронов в базе и определяется (2.1.23). При высоком уровне инжекции [п(х)>>|N(х)|] пропорциональность между Qn и Inx по-прежнему сохраняется, но коэффициент пропорциональности имеет другое значение, определяемое формулой [3]:

(2.2.6)

В общем случае

(2.2.7)

где т=т(η) при низком уровне инжекции и т=2 при высоком уровне инжекции электронов в базе.

Выражение (2.2.2) с учетом (2.2.4) , (2.2.5) и (2.2.7) можно представить в виде

(2.2.8)

В (2.2.8) обозначено

; (2.2.9)

(2.2.10)

Ток /Эns определяет электронную составляющую тока насыщения эмиттерного р-п перехода при низком уровне инжекции. Ток ikf является характеристическим током, определяющим границу между низким и высоким уровнями инжекции электронов в базе.

Далее будем рассматривать нормальный активный режим. Для этого режима UK<<-φT, и поэтому

(2.2.11)

Использовав (2.2.11), можно установить связь между напряжением Uэ и сквозным током Inx.

(2.2.12)

Определим ток объемной рекомбинации электронов в базе, В соответствии с [4] этот ток

(2.2.13)

Время жизни электронов зависит от концентрации легирующих примесей [4], а поэтому и от координаты. Тогда в соответствии с [4] запишем

(2.2.14)

(2.2.15)

где τпо(То), τро(Tо) определяются при Tо=300 К.

При высоком уровне инжекции можно считать, что концентрация электронов в базе уменьшается практически линейно от ее значения nрэ у эмиттера до нуля у коллектора:

(2.2.16)

Кроме того, при высоком уровне инжекции

(2.2.17)