三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下,通过载流子传输体现出来的。 外部条件:发射结正偏,集电结反偏。(BJT的工作条件) 1. 内部载流子的传输过程 ü 发射区:发射载流子 ü 基区:传送和控制载流子 ü 集电区:收集载流子 (以NPN为例) 发射结正偏,发射区电子不断向基区扩散,形成发射极电流IE。基区空穴向发射区的扩散可忽略。进入P区的电子少部分与基区的空穴复合,形成电流IB’ ,多数扩散到集电结。集电区收集扩散到集电结边缘处的电子形成集电极电流Inc(IC的主要部分)。因集电结反偏,有少子形成反向电流ICBO 。
由以上看出,三极管内有两种载流子(自由电子和空穴)参与导电,故称为双极型三极管,或BJT (Bipolar Junction Transistor)。 2. 电流分配关系 (1)三个电极电流总关系 IE = IB+ IC IC = InC+ ICBO IB = IB’ - ICBO (2)共基极电流传输系数a 由载流子的传输过程可知,由于电子在基区的复合,发射区注入到基区的电子并非全部到达集电区,管子制成后,复合所占的比例也就定了。也就是由发射区注入的电子传输到集电区所占的百分比是一定的,这个百分比用α表示。
因 IC= InC+ ICBO,且 IC >> ICBO
a 称为共基极电流放大系数,它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关,与外加电压无关。一般 a = 0.9~0.99。 (3)共发射极电流放大系数b ,∴ iC=b iB 发射区每向基区供给一个复合用的载流子,就要向集电区供给b 个载流子,亦即iC是iB的b 倍。 b 是另一个电流放大系数,同样,它也只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关,与外加电压无关。一般 b >> 1,通常 为20~200。 b 和 a 的关系: , iC=b iB 由和, iC =αiE 所以 可得
两种类型三极管各电极电流方向
NPN型三极管 PNP型三极管 3. 三极管的三种组态
BJT的三种组态 共发射极接法,发射极作为公共电极,用CE表示; 共基极接法,基极作为公共电极,用CB表示; 共集电极接法,集电极作为公共电极,用CC表示。 4. 放大作用
共基极放大电路 若DvI = 20mV,使DiE = -1 mA,当a = 0.98 时, 则DiC = a DiE = -0.98 mA,DvO = -DiC• RL = 0.98 V, 电压放大倍数。
共射极放大电路 若 DvI = 20mV , 使 DiB = 20 uA。 设 a = 0.98, 则
DvO = -DiC• RL = -0.98 V 电压放大倍数。 综上所述,三极管的放大作用,主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输,然后到达集电极而实现的。 三极管能起放大作用的条件是: (1)内部条件:发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度,且基区很薄。 (2)外部条件:发射结正向偏置,集电结反向偏置。 对于共射极电路,是以基极电流 iB作为输入控制电流,研究其放大过程主要是分析集电极电流 iC(输出电流)与基极电 流 iB(输入电流)之间的关系。若能设法改变 iB ,就能控制iC,这就是三极管“以弱控制强”的电流放大作用。三极管属电流控制器件。 共射极电路不但能得到电压放大,而且还可得到电流放大,所以共射极电路是目前应用最广泛的一种组态。 |
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