三极管的结构和分类
其共同特征就是具有三个电极,这就是“三极管”简称的来历。通俗来讲,三极管内部为由P型半导体和N型半导体组成的三层结构,根据分层次序分为NPN型和PNP型两大类。
上述三层结构即为三极管的三个区, 中间比较薄的一层为基区,另外两层同为N型或P型,其中尺寸相对较小、多数载流子浓度相对较高的一层为发射区,另一层则为集电区。三极管的这种内部结构特点,是三极管能够起放大作用的内部条件。
三个区各自引出三个电极,分别为基极(b) 、发射极(e)和集电极(c)。
三层结构可以形成两个PN结,分别称为发射结和集电结。三极管符号中的箭头方向就是表示发射结的方向。
三极管内部结构中有两个具有单向导电性的PN结,因此当然可以用作开关元件,但同时三极管还是一个放大元件,正是它的出现促使了电子技术的飞跃发展。
2 三极管的电流放大作用
直流电压源Vcc应大于Vbb,从而使电路满足放大的外部条件:发射结正向偏置,集电极反向偏置。改变可调电阻Rb,基极电流IB,集电极电流Ic 和发射极电流IE都会发生变化,由测量结果可以得出以下结论:
(1) IE = IB + IC ( 符合克希荷夫电流定理)
(2) IC ≈ IB ×? ( ?称为电流放大系数,可表征三极管的电流放大能力)
(3)△ IC ≈ △ IB ×?
由上可见,三极管是一种具有电流放大作用的模拟器件。
3 三极管的放大原理
以下用NPN三极管为例说明其内部载流子运动规律和电流放大
原理,
1、发射区向基区扩散电子:由于发射结处于正向偏置,发射区的多数载流子(自由电子)不断扩散到基区,并不断从电源补充进电子,形成发射极电流IE。
2、电子在基区扩散和复合:由于基区很薄,其多数载流子(空穴)浓度很低,所以从发射极扩散过来的电子只有很少部分可以和基区空穴复合,形成比较小的基极电流IB,而剩下的绝大部分电子都能扩散到集电结边缘。
3、集电区收集从发射区扩散过来的电子:由于集电结反向偏置,可将从发射区扩散到基区并到达集电区边缘的电子拉入集电区,从而形成较大的集电极电流IC。
4 三极管的输入输出特性
三极管的输入特性是指当集-射极电压UCE为常数时,基极电流IB与基-射极电压UBE之间的关系曲线。
对硅管而言,当UCE超过1V时,集电结已经达到足够反偏,可以把从发射区扩散到基区的电子中的绝大部分拉入集电区。如果此时再增大UCE ,只要UBE保持不变(从发射区发射到基区的电子数就一定), IB也就基本不变。就是说,当UCE超过1V后的输入特性曲线基本上是重合的。
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