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集电结反偏不是截止状态吗,三极管怎么还能放大?

来源:21ic 关键字:三极管   

见过多次这样的问题了,基本上都是问:

放大时,发射结正偏、集电结反偏。但是,集电结反偏,这不是截止状态吗,三极管怎么还能放大?

翻了几本书,确实,书上都没有仔细介绍反偏、截止的工作过程。

下面,做而论道简单说说这个问题。

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PN 结正偏时,P 区里面较多的正电荷(空穴),会扩散到 N 区,和 N 区大量的负电荷(自由电子)复合。

当然,N 区电子,也会向 P 区扩散,在 P 区和空穴复合。

外接电源的方向,正好为这种扩散运动提供支持,并源源不断的补充这些复合掉的载流子。

这就是 PN 结的正向导通。正向电流,就是由多数载流子“扩散”形成的。

此时,PN 结里面,同时还有一个相反的作用,即少数载流子的“漂移”。

因为少数载流子的密度很小,电源的方向和这个漂移电流,还是相反的,所以,漂移电流极小,也就忽略不计了。

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PN 结反偏时,PN 结里面的载流子同样有“扩散”和“漂移”两种运动。

但是,此时,外接的电源,它所提供的能量,是支持“漂移”的。

因为少数载流子的密度小,这个漂移电流,虽然得到电源的供给,电流仍然很小。

因为较小,可以忽略不计,而称为 PN 结此时是截止状态。

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书上的毛病,就出在这儿。

讲解反偏的时候,各本书,都是不厌其烦的强调:少数载流子导电、反向电流很小、忽略、截止、单向导电性、...。

这就误导了大量的学生,学生的印象中,就记住了:反偏不导电。

其实,当 PN 结反偏的时候,如果有大量的少数载流子,漂移所形成的反向电流,也是会很强的。

三极管的放大状态,就是利用了这个原理。

忽略了反向电流,就讲不清楚如何放大了。

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下面再简述一下三极管的放大过程。

对于 NPN 型的三极管,通常可认为发射极接地,基极的电压,应设为 0.7V。

此时,发射结就是正偏,电流 Ib 由基极流向发射极。

这个基极电流,主要是由发射区(N型,自由电子极多)向基区发出的电子构成的。

大量的电子到了基区(P型,但是空穴浓度不高),会怎么样呢?

它们,只有很少的,与空穴复合,成了 Ib;

其它的,就在基区中游荡,成了大量的少数载流子 !

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放大状态时,集电结反偏。

反偏时,应该由少数载流子导电,而此时,基区里面,恰好有大量的少数载流子。

那么,反偏的集电结,会出现很大的电流 Ic,就一点也不奇怪了。

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由于三极管制作工艺的特点,基区复合的电流 Ib,和集电极反偏的电流 Ic,存在一个比例关系,即:

Ic = /β1 * Ib /β 是 β 上面加一横。

其中 /β 为直流电流放大倍数,/β = Ic / Ib

另外还有,交流电流放大倍数:β= △Ic / △Ib

两者的数值相近,可以互相代用。

公式还有:

Ie = Ib + Ic = (1 + β) Ib

Uce = Ec - Rc * Ic

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