要解釋三極管導電機理,必須弄明白其基本結構和電子走向。如圖所示,NPN三極管的基極是一段很窄的P型半導體,兩端是由N型半導體組成的發射極和集電極。這兩個電極的名字也是相當形象的,發射極發射電子,集電極收集電子。
基極和發射極之間施加的是正向偏置電壓,其目的是使發射極中的電子在電場的作用下漂移到基極。這些電子到達基極后,部分電子與空穴復合形成電流IB,因為基極窄,所以復合的只是很小一部分,IB也就很小。又因為集電極和基極之間施加的是反向偏置,所以達到基極的大部分電子會在這一電場作用下漂移到集電極形成IC。
在書中,IC和IB之間的關系是IC=βIB,現在假設β=99,就可以理解成發射極發射100個電子,有1個電子與空穴復合形成IB,有99個電子到達集電極形成IC,這個效果就像是IB被放大了99倍。因為在兩個過程中的電子漂移方向是一致的,所以從發射極流出的IE=IC+IB,因為IB的電流很小,所以有IE=αIC(α≈1)。
綜上所述,如果把這個過程看作一個黑盒的話,就可以簡單看成是發射極發射電子,集電極收集電子。
VCE=VCB+VBE,可以用VBE衡量發射電子的能力,用VCB衡量吸收電子的能力,具體表現如下圖所示。
在VCE相同的情況下,VBE大的三極管發射電子的能力更強,形成的電流更大;在VBE一定的情況下,電流會隨著VCE的增加(也就是吸收電子能力)而增加,但是當VCE到達一定值后,電流出現飽和,其原因就是發射電子的能力是有限的,發射的電子幾乎全部在集電極被收集,電流無法繼續增大。
簡單來說,VBE決定了電流的上限,VCE盡可能地發揮上限。
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PNP三極管和NPN三極管的開關電路

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