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三极管电流流向、三极管工作原理分析!精辟、透彻(三)

2014年09月20日 电子技术 ⁄ 共 1689字 ⁄ 字号 评论 2 条 ⁄ 阅读 178 次

其实晶体三极管的电流放大关系与电子三极管类似。晶体三极管的基极就相当于电子三极管的栅极,基区就相当于栅网,只不过晶体管的这个栅网是动态的是不可见的。放大状态下,贯穿整个管子的电子流在通过基区时,基区与电子管的栅网作用相类似,会对电子流进行截流。如果基区做得薄,掺杂度低,基区的空穴数就会少,那么空穴对电子的截流量就小,这就相当于电子管的栅网比较疏一样。反之截流量就会大。很明显只要晶体管三极管的内部结构确定,这个截流比也就确定。所以,为了获大较大的电流放大倍数,使β值足够高,在制作三极管时往往要把基区做得很薄,而且其掺杂度也要控制得很低。

与电子管不同的是,晶体管的截流主要是靠分布在基区的带正电的“空穴”对贯穿的电子流中带负电的“电子”中和来实现。所以,截流的效果主要取决于基区空穴的数量。而且,这个过程是个动态过程,“空穴”不断地与“电子”中和,同时“空穴”又不断地会在外部电源作用下得到补充。在这个动态过程中,空穴的等效总数量是不变的。基区空穴的总数量主要取决于掺“杂”度以及基区的厚薄,只要晶体管结构确定,基区空穴的总定额就确定,其相应的动态总量就确定。这样,截流比就确定,晶体管的电流放大倍数的值就是定值。这就是为什么放大状态下,三极管的电流Ic与Ib之间会有一个固定的比例关系的原因。

6、对于截止状态的解释:

比例关系说明,放大状态下电流Ic按一个固定的比例受控于电流Ib,这个固定的控制比例主要取决于晶体管的内部结构。

对于Ib等于0的截止状态,问题更为简单。当Ib等于0时,说明外部电压Ube太小,没有达到发射结的门电压值,发射区没有载流子“电子”向基区的发射注入,所以,此时既不会有电流Ib,也更不可能有电流Ic。另外,从纯数学的电流放大公式更容易推出结论,Ic=βIb,Ib为0,很显然Ic也为0。

三、新讲法需要注意的问题:

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以上,我们用了一种新的切入角度,对三极管的原理在讲解方法上进行了探讨。特别是对晶体三极管放大状态下,集电结为什么会反向导电形成集电极电流做了重点讨论,同时,对三极管的电流放大倍数为什么是定值也做了深入分析。这种讲解方法的关键,在于强调二极管与三极管在原理上的联系。其实,从二极管PN的反向截止特性曲线上很容易看出,只要将这个特性曲线转过180度,如图F所示,它的情形与三极管的输出特性非常相似,三极管输出特性如图G所示。这说明了二极管与三极管在原理上存在着很必然的联系。所以,在讲解方法上选择这样的切入点,从PN结的偏状态入手讲三极管,就显得非常合适。而且,这样的讲解会使问题变得浅显易懂生动形象,前后内容之间自然和谐顺理成章。

这种讲法的不足点在于,从PN结的漏电流入手讲起,容易造成本征漏电流与放大电流在概念上的混肴。所以,在后面讲解晶体管输入输出特性曲线时,应该注意强调说明本征载流子与掺杂载流子的性质区别。本征载流子对电流放大没有贡献,本征载流子的电流对晶体管的特性影响往往是负面的,是需要克服的。晶体管电流放大作用主要靠掺杂载流子来实现。要注意在概念上进行区别。另外,还要注意说明,从本质上晶体内部有关载流子的问题其实并不简单,它涉及到晶体的能级分析能带结构,以及载流子移动的势垒分析等。所以,并不是随便找一种或两种具有载流子的导体或半导体就可以制成PN结,就可以制成晶体管,晶体管实际的制造工艺也并不是如此简单。这样的讲解方法主要是在不违反物理原则的前提下,试图把问题尽量地简化,尽量做到浅显易懂,以便于理解与接受。这才是这种讲解方法的主要意义所在。

注1:见《电子技术基础》第33至35面,华中工学院出版,康华光主编,第三版,模拟部分。

注2:光照增加的是本征载流子,而后面讲的电注入增加的是掺杂载流子,本征载流子是成对出现,是电子空穴对,正负对应。这与掺杂载流子是有区别的。

注3:此处涉及到三极管的制造工艺,以及半导体材料有关载流子的能级问题。能级结构不同的晶体材料,相互之间载流子的注入及移动会很复杂,也不容易实现。所以,晶体管的整体一般都用相同的半电体物质构成。要么是硅管,要么是锗管,很少有一部分是硅而另一部分是锗的情况。

目前有 2 条留言    访客:1 条, 博主:1 条

  1. 大肥羊 2014年10月21日 下午1:53  @回复  Δ-49楼 回复

    大学时候学的都忘得差不多了。。。 😥 😥


    • 管理员
      techbulo 2014年10月22日 下午7:48  @回复  ∇地下1层 回复

      看来需要多多温习啊~~

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