三极管工作原理分析-精辟、透彻-看后你就懂

三管原分精透彻-看就

三极管工作理分析，精、透彻，看你就懂随着科学技发展，电子术的应用几渗透到了们生产生活的方面面晶体三管作为电技术中一个为基本的常用器件，原理对于学电子技术的自然应该一个重点。三极管原理关键是要说以下三点1集电结为会发生反导通并产生这看起与二极管原理强调的单向导电相矛盾。2、大状态下集极电流为么会只受于电流而与电压无关即Ic之为什么存在一个固定放大倍数关系。虽然基较薄，但只零，则Ic即零。3、饱和状态，Vc位很弱情况下，仍会有反向大流Ic产生。很多教科书于这部分内，讲解方法处理得并不当。别是针对、中学者的普性教科书大多采用回避的方法，只出结论却讲原因。即专业性很的教科书采用的讲解方大多也存在很值得商榷问题这些问题集中现在讲解方的切入角度恰当，使解内容前矛盾，至造成讲还不如讲的效果，初学者看后易产生一雾水的感觉笔者根据年的总结考与教学践，于这部分内摸索出了一个适于自己教学新讲解方法通过具的教学实收到了一定果虽然新讲解方法肯会有所欠，但人还

是怀着与同共同探讨的望不揣冒昧它写出来期能通同行朋友的评指正来加完善。一、传统法及问题传统讲法一分三步，以NPN为例以下所有讨皆以型硅为例）如示意图。发射区向基区入电子；2.电子在基的扩散与合；集电区收集由区扩散过的电子。注1）问题：这种讲解法在第步中，讲解电极电流的形成原因时，不着重地从载子的性质方说明集电的反偏导通从产生了而是恰当地侧强调了Vc的高电位作，同时又强调区的薄。这强调很容使人产生误。以只要Vc够大基区足薄，集电结可以反向导，PN结的单向导电性就会效。其实这好与三极管电流放大理相矛盾。三极管的电放大原理恰要求在放大态下在数量上必须无关只受控于。问题：不很好地说三极管的和状态。三极管工作饱

和区时，的值很甚至还会低Vb，此仍然出现了大的反向饱和电也就是说很小时集电结仍会出现反向导通的现。这很明显与强调Vc的高电位作相矛盾。问题3传统讲第2步过强调基区薄还容易给造成这样的误解，为是基区的够薄在支承极管集电的反向导通只要基区够薄，集结就可能失去PN结的单向导特性这显然与们利用三管内部两个结的向导电性来判断管脚名的经验相矛。既基区很薄，人判断管脚名时也并没有发现为基区的薄导致PN单向导电性效的情况。基区薄，但两个的单向导特性仍然完无损，这才使得人有了判断三管管脚名称办法和根。问题：在第2步讲解为什么Ic会受Ib控制，并之间为什么存在着一个定的比例关时，不能象加以说明只是从工上强调基的薄与掺度低不能从根上说明电流放大倍为什么会保不变。问题：割二极管与极管在原上的自然联不能实现内容上的自然渡。甚至使产生矛盾观，二极管理强调结单向导电向截止而三极原理则又求能够反导通同时，不能体现体三极管电子三极管间在电流大原理上的历联系。二、新讲解法：

1、切入点：要想很自然说明问题，要选择恰当切入点。三极管的原理我从二极管的理入手讲起极管的构与原理很简单，内一个结有单向导性，如示图很明图示二极管于反偏状态结截。我们要别注意这的截止状态，际上PN截止时，是会有很的漏电流在，也就是说总是存在反向关不的现象，结的向导电性并不是分之百。为什么会出这种现象呢这主要是因区了因“掺杂而产生的多数载子“空穴之外，还总是有极少数的征载流子电子”出现。区也一样，除多数载流子子之外，也会有极少的载流子空存在。结反偏时能够正向电的多数载流被拉向电源，使PN变厚，数载流子能再通过PN承担起流导电的功。以，时漏电流的成主要靠的是少数流子是少数载子在起导作用。偏时少数载流子在电的作用下能很容易地反穿过结成漏电

流漏电流只所以小是因为数载流子的量太少。很显，此时漏电流大小主要取于少数载流的数量如要想人为地增加漏电，只要想办增加反偏时数载流子数量即可。所以，如图B如果能够P或区人为地增少数载流子的数量，很然的漏电就会人为地加。实，光二极管的原理就是如光敏二极管普通光敏极管一样，的PN结具有单向导性。此光敏二极工作时应上反向电如图所示。当光照时电路中也很小的反饱和漏电，般为1×10-8—1×10称为电流)，时相当于敏二极管截止；当有照射时PN结近受光子轰击，半导内被束缚的价电子收光子能量被击发产生子空穴对这些载流子的数目，于多数载流影响不大，对区和N区的数载流子来说，则使少数载子的浓度大提高，反向电压作用下反向饱和电流大大加，成光电流该光电随入射光强度的变而相应变化光电流通过载RL，在电阻两将得到随人光变化的电信号光敏二管就是这完成电功能转换的。光敏二极管作在反偏状，因为光照以增加少载流

子的数量因而光就会导致反漏电流的改，人就是利用这样的道理作出了光敏极管既然此漏电流的加是人为的，那么漏流的增加部也就很容易够实现人地控制。2、强调一个论：讲到这里，定要重点地明PN正、反偏，多数载流子和少数流子所充当角色及其性正偏时是多数载流载流导电，偏时是少数流子载流导。所以，偏电流大，反偏电流小，结显出单向电。特别是要点说明，偏时少数载流反向通过结是很容的甚至比正偏多数载流子正向通还要容为什么呢？家知道PN结内部存在有一个多数载流子互扩散而产的内电场而电场的作用方向总阻碍多数载子的正向通，以多数载子正向通过PN结时就需要克内电场的用需要0.7伏外加电压，这是PN结正向导通的门压。而反偏，内电场在源作用下会被强也就是结加厚少数载流子反通过PN结时内电场作方向和少载流子通过结的向一致，就是说此时的电场对于少载流子的反通过不仅会有阻碍作用，甚至会有帮助作。这就导致以上我们说的结论：反偏时少数流子反向通是很容易甚至比正时多数载流子正通过PN还要容易这个结论以很好解释面提到的问题”也就教材后续容要讲到三极管的饱状态三极管在和状态下，集极电位很甚至会接近稍低于

基极电位集电结于零偏置，仍然会有较的集电结反向电流生。3、自然过渡继续讨论图B，PN结反偏状态利用光照控少数载流子的产生量就可以实人为地控制电流的大。既然如此人们自然会想到能把控制的法改变一下不用光而是用电注入方法来增加N或者是P区少数流子的数，从而实现对结漏电流的制。也是不用“的方法，而是用电”的方来实现对电的控制（2）接下来重讨论P区，区的少数载流是电子，要用电注入方法向P注入电子，最的方法就是图示，在P区下面再用殊工艺加一块N型半体（注）。图所示实就是NPN晶体三管的雏形，相应各部分的名称及功能与三管完全相同为方便论以下我们对图中所的各个部分名称直接采与三极管应的名称（如发射结”，“电极”等。再看示图，图中最下的发

射区N型半体内电子作多数载流大量存在而且，如中所示，要发射区的电注入或者说发射到P区（基）是很容易的，只使发射结偏即可具体说就在基极与射极之间加上个足够的正的门电压（为0.7伏）可以了。在外加门电作用下发射区电子就会容易地被射注入到基区，这样实现对基区数载流子“子”在量上的改。4、集电极电形成：如图C，发射加上正偏压导通后在外加电压作用下，发区的多数流子——子就会很易地被大发射进入基区。这些流子一旦进基区，它们基区P区的性质仍然属于少数流子的性质。如所述少数载子很容易向穿过处于反偏态的PN，所以，些载流子—电子就会容易向上穿过于反偏状态集电结到达电区形成电极电流Ic由此可见，集极电流的形并不是一定靠集电极高电位电极电流大小更主的要取决发射区载流对基区的发射与注入，取于这种发与注入的程这种载流的发射注入程度及与集电极电的高低没有么关系这好能自然地说明，为么三极管在大状态下，电极电流与集电电位的小无关的原放大状下Ic并不控于Vc，的作用主要维持集电结反偏状态此来满足极管放大下所需要外电路条件。对于还可做如下结：Ic的本质是“少电流，是通

过电子注入实现的人为控的集电结“漏”电流因此它就可以很容易地反通过集电结5、与Ib的系：很明显，对三极管的内电路来说，C与图D是全等效的。D就是科书上常用三极管电流大原理示图。看图D，接着上面的论，集电电流Ic与集电极电位Vc大小无关，要取决于发区载流子对区的发射入程度。通过上面的论，现在已明白，三极在电流放状态下部的主要流就是由流子电子发射区经基再到集电区贯穿三极所形成。也是贯穿三极的电流Ic主要电子流这种穿的电子与历史上电子三极管常类似如图E图就是电子三管的原理示图。电子三管的电流放原理因为其结的直观形象可以很自然到解释。

如图所示，很易理解，电三极管间的固定比例关系主要取决于子管栅极（极）的构。当外部电路条件满足，子三极管作在放大状在放大态下，过管子的电主要是由发极经栅极再集电极的子流电子流在穿越栅时很显然极会对其进截流截流时就在着一个截流比题。截流比大小，则主与栅极的密度有关，如果栅极做密，它的等截流面积就，截流比自然就大，拦截下来的子流就多之截流比截下来的电流就少。栅极拦截下的电子流其就是电流Ib其余的穿栅极到达集电极的电流就是。从图中可以出，只要极的结构尺寸确定，那截流比例就定，也就是Ic与Ib的比确定。所以只要管子内部结构定，值就确定这个比就固定不变。由此知，电流放倍数的β主要与栅的疏密度有关。栅极越则截流比例大，相应的β值越，栅极越疏截流比例越，相应的值越高。

其实晶体三管的电流放关系与电子极管类似晶体三极管的基就相当于电三极管的栅，基区就当于栅网，只不过晶体的这个栅网动态的是不见的放大状下贯穿整个管子电子流在通基区时基区与子管的栅作用相类似，会对子流进行截。如果基区得薄，掺度低，基区的空穴数就少那么空对电子的截量就小，这相当于电子管的栅网较疏一样反之截流就会大。明显只要晶管三极管的内结构确定这个截流也就确定。以为了获大较大的电流大倍数，使β值足够高，制作三极管往往要把基区做得薄，而且其杂度也要控得很低。与电子管不的是，晶体的截流主要靠分布在区的带正电的“穴”对贯穿的电流中带负的“电子”中和来实现所以截流的效主要取决基区空穴数量。而且这个过程是个动态过“穴”不地与“子中和，同空穴”又不断地会在外部源作用下得补充。在个动态过中空穴的效总数量是变的基区空穴的数量主要决于掺杂度以及基区的厚薄只要晶体管构确定，基空穴的总额就确定，其相应的动总量就确定这样，流比就确，晶管的电流放大倍数的就是定值这就是为么放大状态，三极管的电流Ic间会有个固定的比关系的原因6、对于截止态的解释比例关系说，放状态下电按一固定的比受控

于电流Ib这个固定的控比例主要取于晶体管内部结构。对于等的截止状态，题更为简。当Ib于时，说明外电压Ube太小，没达到发射结门电压值，射区没有载子电子”基区的发射入，以，时既不会电流Ib也更不能有电流Ic另外，从纯学的电流放公式更容易推结论，βIbIb为0，很显Ic也0。三、新讲法要注意的问：以上，我们了一种新的入角度，对极管的原在讲解方法上进了探讨。特是对晶体极管放大状下，电结为什么会反导电形成集极电流做了点讨论，时，三极管的电流放倍数为什么定值也做了入分析这讲解方法的关键，在强调二极与三极管在理上的联系其实，二极管的向截止特曲线上很易看出只要这个特性线转过度如图F所示，它的情形三极管的输特性非常相似，三管输出特性图G所示这说明了极管与三管在原理上在着很必然联系。所，在解方法上择这样的切入点，的偏状入手讲三管，就显得常合适。

而且，这的讲解会使题变得浅显懂生动形前后内容之间自然和谐理成章。这种讲法的足点在于，从结的电流入手起容易造成本征漏流与放大电在概念上的肴所以，后面讲解晶体管输入出特性曲线应该注意强调明本征载流与掺杂载流子的质区别。本载流子对流放大没有献本征载流子的电流晶体管的特影响往往是面的，是要克服的。晶体管电流大作用主要掺杂载流子实现要注意概念上进行区别另外还要注说明从本质上晶内部有关载子的问题其实不简单，它及到晶体能级分析能结构，及载流子移动势垒分析等。所，并是随便找种或两种具载流子的导或半导体就以制成PN结，就可以制晶体管，晶体管实际制造工艺也不是如此简这样的讲解方法主是在不违反理原则的前下试图把问尽量地简，尽量做到浅显易懂，以于理解与受。这是这种讲方法的主意义所在。注：