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三极管原理(什么是二极管)

三极管原理, 三极管的原理:

三极管是控制元件,主要用来控制电流。以共发射极连接方式为例(信号从基极输入,集电极输出,发射极接地)。当基极电压UB发生微小变化时,基极电流IB也会发生微小变化,这是由基极电流IB控制的。

集电极电流IC会有很大的变化。基极电流IB越大,集电极电流IC也越大。反之,基极电流越小,集电极电流越小,即基极电流控制集电极电流的变化。

什么是二极管

三极管的理论原理

晶体管(以下简称三极管)按材料分锗管和硅管两种。它们中的每一种都有两种结构形式:NPN和PNP,但硅NPN和锗PNP是最常用的三极管,(其中N在英语中代表负)。

n型半导体是在高纯硅中加入磷来取代部分硅原子,在电压刺激下产生自由电子导电,而P表示正电,表示加入硼来取代硅,产生大量空穴以利于导电)。两者除了电源极性不同,工作原理都是一样的。

下面只介绍NPN硅管的电流放大原理。

对于NPN管,它由两个N型半导体组成,中间夹着一个P型半导体。发射极区和基极区之间形成的PN结称为发射极结,集电极区和基极区之间形成的PN结称为集电极结。

这三条引线被称为发射极e(发射极)、基极b(基极)和集电极c(集电极)。如图1中所示

当B点的电位比E点的电位高几伏时,发射极结处于正向偏置状态,而当C点的电位比B点的电位高几伏时,集电极电源Ec高于基极电源Eb。

在制造三极管时,有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区,同时把基区做得很薄,严格控制杂质含量,这样一旦接通电源,由于发射极结的正偏置,

发射区的多数载流子(电子)和基区的多数载流子(空穴)很容易穿过发射结相互扩散,但由于前者的浓度基数大于后者,所以通过发射结的电流基本上是电子流,称为发射电子流。

由于基区薄和集电极结反向偏置,注入基区的电子大部分穿过集电极结进入集电极区形成集电极电流Icn,只有少数(1-10%)电子在基区空穴中复合,基区复合的空穴由基区电源Eb补充。

从而形成基极电流Ibn。

什么是二极管

根据电流连续性原理:

Ie=Ib+Ic

也就是说,如果在基极上加一个小的Ib,就可以在集电极上得到一个大的Ic,称为电流放大,Ic和Ib保持一定的比例关系,即:

1=Ic/Ib

其中:1-称为DC放大率,

集电极电流变化Ic与基极电流变化Ib的比值为:

=Ic/Ib

公式中,-称为交流电流放大系数。因为1和在低频时差别不大,有时为了方便,两者并没有严格区分,值大概在几十到100以上。

1=Ic/Ie(Ic和Ie是DC路径中的电流幅度)

其中:1,也称为DC放大因子,一般用于共基极配置放大器电路,描述发射极电流和集电极电流之间的关系。

=Ic/Ie

表达式中的是交流共基极电流的放大倍数。同样,小信号输入时,和1相差不大。

三极管的电流放大作用,其实就是利用基极电流的小变化来控制集电极电流的大变化。

三极管是一种电流放大器件,但在实际使用中,三极管的电流放大往往通过电阻转化为电压放大。

什么是二极管

三极管的放大原理

1.发射区向基极区发射电子。

电源Ub通过电阻Rb施加在发射极结上,发射极结正偏置,发射极区的多数载流子(自由电子)不断穿过发射极结进入基极区,形成发射极电流Ie。同时,基区中的多数载流子也扩散到发射区,但是因为多数载流子的浓度远低于发射区中的浓度,

这个电流可以忽略,所以可以认为发射结主要是电子流。

2.基区中电子的扩散和复合

电子进入基区后,首先集中在发射极结附近,逐渐形成电子浓度差。在浓度差的作用下,电子流扩散到基区的集电极结,被集电极结的电场拉入集电极区,形成集电极电流ic。

还有少量电子(因为基区很薄)与基区空穴复合,扩散电子流与复合电子流的比值决定了晶体管的放大能力。

3.集电极区域收集电子。

因为施加在集电极结上的反向电压很大,这个反向电压产生的电场力会阻止集电极区的电子扩散到基极区,同时将集电极结附近扩散的电子拉入集电极区,形成集电极主电流Icn。此外,集电极区域中的少数载流子(空穴)也会漂移,

用Icbo表示的反向饱和电流非常小,但对温度极其敏感。

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