PNPNPN三極管原理講解

1、對(duì)三極管放大作用的理解，切記一點(diǎn)：能量不會(huì)無緣無故的產(chǎn)生，所以，三極管一定不會(huì)產(chǎn)生能量。？但三極管厲害的地方在于：它可以通過小電流去控制大電流。？放大的原理就在于：通過小的交流輸入，控制大的靜態(tài)直流。？假設(shè)三極管是個(gè)大壩，這個(gè)大壩奇怪的地方是，有兩個(gè)閥門，一個(gè)大閥門, 一個(gè)小閥門。小閥門可以用人力打開，大閥門很重，人力是打不開的，只 能通過小閥門的水力打開。？所以，平常的工作流程便是，每當(dāng)放水的時(shí)候，人們就打開小閥門，很小 的水流涓涓流出，這涓涓細(xì)流沖擊大閥門的開關(guān)，大閥門隨之打開，洶涌 的江水滔滔流下。？如果不停地改變小閥門開啟的大小，那么大閥門也相應(yīng)地不停改變，假若 能嚴(yán)格地按比例改變，那

2、么，完美的控制就完成了。？在這里，Ube就是小水流，Uce就是大水流，人就是輸入信號(hào)。當(dāng)然，如 果把水流比為電流的話，會(huì)更確切，因?yàn)槿龢O管畢竟是一個(gè)電流控制元 件。?如果某一天，天氣很旱，江水沒有了，也就是大的水流那邊是空的。管理 員這時(shí)候打開了小閥門，盡管小閥門還是一如既往地沖擊大閥門，并使之 開啟，但因?yàn)闆]有水流的存在，所以，并沒有水流出來。這就是三極管中 的截止區(qū)。？飽和區(qū)是一樣的，因?yàn)榇藭r(shí)江水達(dá)到了很大很大的程度，管理員開的閥門 大小已經(jīng)沒用了。如果不開閥門江水就自己沖開了，這就是二極管的擊 穿。?在模擬電路中，一般閥門是半開的，通過控制其開啟大小來決定輸出水流 的大小。沒有信號(hào)的時(shí)候

3、，水流也會(huì)流，所以，不工作的時(shí)候，也會(huì)有功 耗。?而在數(shù)字電路中，閥門則處于開或是關(guān)兩個(gè)狀態(tài)。當(dāng)不工作的時(shí)候，閥門 是完全關(guān)閉的，沒有功耗。？結(jié)構(gòu)與操作原理？三極管的基本結(jié)構(gòu)是兩個(gè)反向連結(jié)的pn接面，如圖1所示，可有pnp和npn兩種組合。三個(gè)接出來的端點(diǎn)依序稱為射極(emitter, E)基極(base,B)和集？極(collector, C),名稱來源和它們?cè)谌龢O管操作時(shí)的功能有關(guān)。圖中 也顯示出npn與pnp三極管的電路符號(hào)，射極特別被標(biāo)出，箭號(hào)所指的極 為n型半導(dǎo)體，和二極體的符號(hào)一致。在沒接外加偏壓時(shí)，兩個(gè)pn接面都會(huì)形成耗盡區(qū)，將中性的p型區(qū)和n型區(qū)隔開。？(a)TnPB9圖1 p

4、np(a)與npn(b)三極管的結(jié)構(gòu)示意圖與電路符號(hào)。？三極管的電特性和兩個(gè)pn接面的偏壓有關(guān)，工作區(qū)間也依偏壓方式來分 類,這里我們先討論最常用的所謂”正向活性區(qū)” (forward active),在 此區(qū)EB極間的pn接面維持在正向偏壓，而BC極間的pn接面則在反向偏 壓，通常用作放大器的三極管都以此方式偏壓。圖2(a)為一 pnp三極管在 此偏壓區(qū)的示意圖。EB接面的空乏區(qū)由于在正向偏壓會(huì)變窄，載體看到 的位障變小，射極的電洞會(huì)注入到基極，基極的也會(huì)注入到射極；而BC 接面的耗盡區(qū)則會(huì)變寬，載體看到的位障變大，故本身是不導(dǎo)通的。圖2(b) 畫的是沒外加偏壓，和偏壓在正向活性區(qū)兩種情形下

5、，電洞和的電位能的 分布圖。？三極管和兩個(gè)反向相接的pn二極管有什么差別呢其間最大的不同部分就 在于三極管的兩個(gè)接面相當(dāng)接近。以上述之偏壓在正向活性區(qū)之pnp三極 管為例，射極的電洞注入基極的n型中性區(qū)，馬上被多數(shù)載體電子包圍遮 蔽，然后朝集電極方向擴(kuò)散，同時(shí)也被電子復(fù)合。當(dāng)沒有被復(fù)合的電洞到 達(dá)BC接面的耗盡區(qū)時(shí)，會(huì)被此區(qū)內(nèi)的電場(chǎng)加速掃入集電極，電洞在集電 極中為多數(shù)載體，很快藉由漂移電流到達(dá)連結(jié)外部的歐姆接點(diǎn)，形成集電 極電流IC。IC的大小和BC間反向偏壓的大小關(guān)系不大?；鶚O外部?jī)H需 提供與注入電洞復(fù)合部分的電子流IBrec,與由基極注入射極的電子流InB E (這部分是三極管作用不需要

6、的部分)。InBE在射極與與電洞復(fù)合，即 InB E=IEreco pnp三極管在正向活性區(qū)時(shí)主要的電流種類可以清楚地在圖 3 (a)中看出。?正向偏壓耗盡區(qū)Tit反向偏壓B活性區(qū)兩種情形下，電洞和電子的電位能的分布圖比較。？n才播空淋沐入耳椒圖3 (a) pnp三極管在正向活性區(qū)時(shí)主要的電流種類；(b)電洞電位能分 布及注入的情形；(c)電子的電位能分布及注入的情形。？一般三極管設(shè)計(jì)時(shí)，射極的摻雜濃度較基極的高許多，如此由射極注入基 極的射極主要載體電洞(也就是基極的少數(shù)載體)IpEB電流會(huì)比由基極 注入射極的載體電子電流InB E大很多，三極管的效益比較高。圖3(b) 和(c)個(gè)別畫出電洞和電子的電位能分布及載體注入的情形。同時(shí)如果基 極中性區(qū)的寬度WB愈窄，電洞通過基極的時(shí)間愈短，被多數(shù)載體電子復(fù) 合的機(jī)率愈低，到達(dá)集電極的有效電洞流IpE C愈大，基極必須提供的 復(fù)合電子流也降低，三極管的效益也就愈高。集電極的