三極管的放大作用

三極管的放大作用下面以NPN型三極管為例，來爭論三極管的放大作用。圖a所示的NPN三極管的構(gòu)造，由于內(nèi)部存在兩個PN結(jié)，外表看來，似乎相當(dāng)于兩個二極管背靠背地串聯(lián)在一起，如下左圖所示，但是假設(shè)將兩個單獨的二極管如下右圖所示地連接起來，將電源的極性兩方面的條件來保證。濃度很高。NPN三極管的放射區(qū)為N型，〔其中的多子是電子〕，所以電子的濃度很高。其次，基區(qū)做得很薄，通常只有幾微米到幾十微米，而且摻雜比較少，則基區(qū)中多子的濃度很低。NPNP〔其中的多子空穴〕的濃度相對很低。三極管放大的外部條件：外加電源的極性應(yīng)使放射結(jié)處于正向偏置狀態(tài)，而集電結(jié)處于反向偏置狀態(tài)。多子電子的濃度很高，于是放射區(qū)放射出大量的電子。這些電子越過放射結(jié)到達(dá)基區(qū)，形成電子電流。由于電子帶負(fù)電，所以電子電流的方向與電子流淌的方向相反，見圖1.3.5(a)和(b)。與是放射極電流。由于基區(qū)中空穴的濃度比放射區(qū)中電子的濃度低得多，因此與電子電流相比，空穴電流可以無視，可以認(rèn)為，主要由放射區(qū)放射的電子電流所產(chǎn)生。圖1.3.5三極管中載流子的運動和電流關(guān)系(a(b)各極電流關(guān)系復(fù)合和集中電子到達(dá)基區(qū)后，由于基區(qū)為P的電子和空穴產(chǎn)生復(fù)合運動而形成基極電流 ，基區(qū)被復(fù)合掉的空穴由外電源 不斷進(jìn)展補(bǔ)充。但是，由于基區(qū)空穴的濃度比較低，而且基區(qū)很薄，所以，到達(dá)基區(qū)的電子與空穴復(fù)合的機(jī)會很少，因而基極電流 比放射極電流小得多。大多數(shù)電子在基區(qū)中連續(xù)集中，到達(dá)靠近集電結(jié)的一側(cè)。一、輸人特性當(dāng) 不變時，輸入回路中的電流與電壓 之間的關(guān)系曲線稱為輸入特性，當(dāng) =0時從三極管的輸入回路看基極和放射極之間相當(dāng)于兩個PN〔放射結(jié)和集電結(jié))并聯(lián)，如圖(b)所示。所以，當(dāng)b、e之間加上正向電壓時，三極管的輸入特性應(yīng)為兩個二極管并聯(lián)后的正向伏安特性，見圖中左邊一條特性。=0當(dāng) ＞0時這個電壓的極性將有利于將放射區(qū)集中到基區(qū)的電子收集到集電極。假設(shè) ＞，則三極管的放射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，三極管處于放大狀態(tài)。此時放射區(qū)放射的電子只有一小局部在基區(qū)與空穴復(fù)合，成為 大局部將集電極收集成為所以與 =0邊一條特性。

之下，基極電流

將大大減小，結(jié)果輸入特性將右移，見圖1.3.8中右當(dāng) 連續(xù)增大時，嚴(yán)格地說，輸入特性應(yīng)連續(xù)右移。但是，當(dāng) 大于某一數(shù)值(例如1V)以后在肯定的 之下集電極的反向偏置電壓已足以將注入基區(qū)的電子根本上都收集到集電極，即使

再增大，

也不會減小很多。因此， 大于某一數(shù)值以后，不同 的各條輸入特性格外密集，幾乎重疊在—起，所以，常常用 大丁1V時的一條輸入特性(例如 2V)來代表 更高的狀況。在實際的放大電路中，三極管的 一般都大于零，因而 大于1V時的輸入特性更有有用意義。二、輸出特性當(dāng)不變時，輸出回路中的電流與電壓 之間的關(guān)系曲線稱為輸出特性在輸出特性曲線上可以劃分為三個區(qū)域：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。下面分別進(jìn)展介紹。三極管的輸出特性1.一般將反偏，此時

＝0的一條曲線以下的局部此時放射結(jié)和集電結(jié)都也近似為零。由于管子的各極電流都根本上等于零，所以三極管處于截止?fàn)钕?，沒有放大作用。其實當(dāng) =0時，集電極回路的電流并不真正為零，而是有一個較小的穿透電流 極管的穿透電流較小，通常小于1A，所以在輸出持性曲線上無法表示出來。鍺三極管的穿透電流較大，約為幾十~幾百微安?？梢哉J(rèn)為當(dāng)放射結(jié)反向偏置時，放射區(qū)不再向基區(qū)注入電子，則三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。所以，在截止區(qū)，三極管的放射結(jié)和集電結(jié)部處于反向偏置狀態(tài)對于NPN三極管來說，此時 <0， 。2．放大區(qū)在放大區(qū)內(nèi)，各條輸出特性曲線比較平坦，近似為水平的直線，表示當(dāng) 肯定時，的值根本上不隨

而變化。而當(dāng)基極電流有一個微小的變化量，比 放大倍，即

時，相應(yīng)的集電極電流將產(chǎn)生較大這個表達(dá)式表達(dá)了三極管的電流放大作用。NPN三極管來說，<0。3.飽和區(qū)

圖1.3.9標(biāo)四周虛線以左的局部。在這個區(qū)域，不同也就是說，當(dāng)

值的各條特性曲線幾乎重疊在—起，格外密集。根本上不隨基極電流而變化，這種現(xiàn)象稱為飽和。在飽和區(qū)，三極管失去了放大作用，此時不能用放大區(qū)中的

來描述和

的關(guān)系。一般認(rèn)為，當(dāng) = ，即和。三極管飽和時的管壓降用

＝0時，三極管到達(dá)臨界飽和狀態(tài)。當(dāng) 表示，一般小功率硅三極管的飽和管壓降

時稱為過飽＜0.4V。三極管工作在飽和區(qū)時，放射結(jié)和集電結(jié)都處于正向偏置狀態(tài)。對與NPN三極管來說， >0，>0。依據(jù)。各種型號三極管的特性曲線可從半導(dǎo)體器件手冊查得。如欲測試某個管子的特性曲線，除性曲線族。三極管的主要參數(shù)一、電流放大系數(shù)三極管的電流放大系數(shù)是表征管子放大作用大小的參數(shù)。綜合前面的爭論，有以下幾個參數(shù)