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  • 三極管內(nèi)部載流子的運動規(guī)律,電流分配關(guān)系與放大作用
    • 發(fā)布時間:2021-02-25 17:07:25
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    三極管內(nèi)部載流子的運動規(guī)律,電流分配關(guān)系與放大作用
    一、三極管的三種連接方式
    三極管在電路中的連接方式有三種:①共基極接法;②共發(fā)射極接法,③共集電極接法。如圖Z0115所示。共什么極是指電路的輸入端及輸出端以這個極作為公共端。必須注意,無論那種接法,為了使三極管具有正常的電流放大作用,都必須外加大小和極性適當?shù)碾妷骸<幢仨毥o發(fā)射結(jié)加正向偏置電壓,發(fā)射區(qū)才能起到向基區(qū)注入載流子的作用;必須給集電結(jié)加反向偏置電壓(一般幾~幾十伏),在集電結(jié)才能形成較強的電場,才能把發(fā)射區(qū)注入基區(qū),并擴散到集電結(jié)邊緣的載流子拉入集電區(qū),使集電區(qū)起到收集載流子的作用。
    三極管
    二、三極管內(nèi)部載流子的運動規(guī)律
    在發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏的條件下,三極管內(nèi)部載流子的運動,可分為3個過程,下面以NPN型三極管為例來討論(共射極接法)。
    1.發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入載流子的過程
    由于發(fā)射結(jié)外加正向電壓,發(fā)射區(qū)的電子載流子源源不斷地注入基區(qū),基區(qū)的多數(shù)載流子空穴,也要注入發(fā)射區(qū)。如圖Z0116所示,二者共同形成發(fā)射極電流IE。但是,由于基區(qū)摻雜濃度比發(fā)射區(qū)小2~3個數(shù)量級,注入發(fā)射區(qū)的空穴流與注入基區(qū)的電子流相比,可略去。
    三極管
    2. 載流子在基區(qū)中擴散與復(fù)合的過程
    由發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的電子載流子,其濃度從發(fā)射結(jié)邊緣到集電結(jié)邊緣是逐漸遞減的,即形成了一定的濃度梯度,因而,電子便不斷地向集電結(jié)方向擴散。由于基區(qū)寬度制作得很小,且摻雜濃度也很低,從而大大地減小了復(fù)合的機會,使注入基區(qū)的95%以上的電子載流子都能到達集電結(jié)。故基區(qū)中是以擴散電流為主的,且擴散與復(fù)合的比例決定了三極管的電流放大能力。
    3.集電區(qū)收集載流子的過程
    集電結(jié)外加較大的反向電壓,使結(jié)內(nèi)電場很強,基區(qū)中擴散到集電結(jié)邊緣的電子,受強電場的作用,迅速漂移越過集電結(jié)而進入集電區(qū),形成集電極電流Inc。另一方面,集電結(jié)兩邊的少數(shù)載流子,也要經(jīng)過集電結(jié)漂移,在c,b之間形成所謂反向飽和電流ICBO,不過,ICBO一般很小,因而集電極電流
    INC +ICBO ≈ INC           GS0105
    同時基極電流
    IB = IPB +IE -ICBO≈IPB - ICBO    GS0106
    反向飽和電流ICBO與發(fā)射區(qū)無關(guān),對放大作用無貢獻,但它是溫度的函數(shù),是管子工作不穩(wěn)定的主要因素。制造時,總是盡量設(shè)法減小它。
    三、三極管的電流分配關(guān)系與放大作用
    1.電流分配關(guān)系
    由圖Z0116可知,三極管三個電極上的電流組成如下:
    發(fā)射極電流IE
    IE=INE+IPE ≈INE        GS0107
    基極電流IB
    IB = IPB + IPE - ICBO ≈IPB - ICBO
    集電極電流IC
    IC=INC +ICBO≈ INC
    同時由圖Z0116也可看出
    INE= INC +IPB        GS0108
    由以上諸式可得到
    IE=IC+ IB          GS0109
    它表明,發(fā)射極電流IE按一定比例分配為集電極電流Ic和基極電流 IB 兩個部分,因而晶體三極管實質(zhì)上是一個電流分配器件。對于不同的晶體管,盡管IC與IB的比例是不同的,但上式總是成立的,所以它是三極管各極電流之間的基本關(guān)系式。
    由圖Z0116也可以看出,INC 代表由發(fā)射區(qū)注入基區(qū)進而擴散到集電區(qū)的電子流,IPB代表從發(fā)射區(qū)注入基區(qū)被復(fù)合后形成的電流。對于一個特定的三極管,這二者的比例關(guān)系是確定的,通常將這個比值稱為共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)。用β表示,
    三極管
    三極管
    如果忽略ICBO,則
    該式說明IB對IC有控制作用。
    變換一下式GS0110,可寫成
    三極管
    三極管則上式可寫成:
    三極管
    此式表明,集電極電流由兩部分組成:一部分是6.jpg,它表示IC與IB的比例關(guān)系,另一部分是
    三極管
    稱為穿透電流其意義將在三極管參數(shù)中介紹。
    綜合共射極三極管的電流分配關(guān)系,可寫為
    三極管
    三極管的電流分配關(guān)系還可以用由發(fā)射區(qū)傳輸?shù)郊妳^(qū)的電子流 INC與發(fā)射極總發(fā)射的電子流IE之間的比例關(guān)系來表示。將這二者的比值稱為共基極直流電流放大系數(shù),用 表示即:
    三極管
    由于 IC = INC+IICBO,且IC >>ICBO,故:
    三極管
    三極管
    由上可得出共基極電流分配關(guān)系為
    三極管
    和 都是描述三極管的同一過程,它們之間必然存在著內(nèi)在聯(lián)系。由它們各自的表達式知:
    三極管
    三極管
    三極管
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