晶體管
內(nèi)部
了解了半導(dǎo)體后,我們開(kāi)始了解晶體管,也叫三極管。其內(nèi)部由兩個(gè)PN結(jié)組成,自然有PNP和NPN兩種,但這不重要。
重要的是,晶體管分為發(fā)射極(e),基極(b),集電極(c)
由于我們學(xué)習(xí)的是晶體管放大電路,需要保證的外部條件是發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏
以NPN晶體管為例,我們探究其內(nèi)部電流過(guò)程
1.因?yàn)榘l(fā)射結(jié)正偏,N的載流子(帶負(fù)電)從N到P,產(chǎn)生P到N的電流IE
2.由于1,發(fā)射結(jié)有很多電子。由于集電結(jié)反偏,基區(qū)形成你濃度差,電子從發(fā)射結(jié)向集電結(jié)擴(kuò)散。擴(kuò)散過(guò)程中有一部分從基極流走,這部分為基極主要電流IBN,因?yàn)閹ж?fù)電,所以電流方向從外到內(nèi)
3.由于集電結(jié)反偏,電子會(huì)被吸引到集電結(jié),形成從N到P的電流ICN
4.由于反偏,集電區(qū)的電子基本流走,但空穴還在。集電區(qū)的空穴和基區(qū)電子在反偏的集電結(jié)作用下漂移形成從N到P的電流ICBO。此電流對(duì)放大沒(méi)有貢獻(xiàn)且不穩(wěn)定,要盡量減小。
綜上,有以上電流:
5.發(fā)射極主要電流/發(fā)射極流出電流:IE
6.基極主要電流:IBN
7.集電極主要電流:ICN
8.反向飽和電流:ICBO
9.外部流入集電極電流:IC
10.外部流入基極電流:IB
電流分配
從圖中容易看出,IC=ICBO+ICN,IB=IBN-ICBO
我們把這個(gè)晶體管看作整體,忽略其內(nèi)部電流,易得出:IE=IB+IC
在ICBO很小的前提下,為了確定晶體管的放大性能,我們定義共基極直流放大系數(shù):α=ICN/IE=(IC-ICBO)/IE=IC/IE,即IC流入的電流與IE流出電流的比值
現(xiàn)在我們先不忽略ICBO,則α=(IC-ICBO)/IE,就有IE=(IC-ICBO)/α。為了探究IC和IB的關(guān)系,我們代入IE=IC+IB,有IC=αIB/(1-α)+ICBO/(1-α)
在此引入共發(fā)射極直流放大系數(shù)β=α/(1-α),則IC=βIB+(1+β)ICBO。
當(dāng)基極開(kāi)路,則IB=0,此時(shí)集電結(jié)流入電流全從發(fā)射極流出,我們引入穿透電流:ICEO=IC=(1+β)ICBO
在ICEO遠(yuǎn)小于IC的前提下則有:IC=βIB+ICEO=βIB,得出β=IC/IB,即IC流入的電流與IB流入的電流的比值
注意:當(dāng)α與β的比值是電流變化量的比值的時(shí)候,表示的是動(dòng)態(tài)(交流工作狀態(tài))時(shí)的電流放大特性
特性曲線
輸入特性:UCE不變,輸入回路的ib與uBE間的關(guān)系
輸出特性:IB不變,輸出回路的ic與uCE間的關(guān)系
輸出特性曲線可分為三個(gè)區(qū)域:
1.放大區(qū):發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏,即正常狀態(tài)。此時(shí)iC=βIB,與uCE無(wú)關(guān);ic只受IB控制
2.飽和區(qū):發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均正偏。iC隨uCE增大而增大,無(wú)放大作用
3.截止區(qū):發(fā)射結(jié)點(diǎn)壓過(guò)小,集電結(jié)反偏。IB=0,iC近似為0。
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