放大原理
1、發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射電子
電源Ub經(jīng)過電阻Rb加在發(fā)射結(jié)上,發(fā)射結(jié)正偏,發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子(自由電子)不斷地越過發(fā)射結(jié)進入基區(qū),形成發(fā)射極電流Ie。同時基區(qū)多數(shù)載流子也向發(fā)射區(qū)擴散,但由于多數(shù)載流子濃度遠低于發(fā)射區(qū)載流子濃度,可以不考慮這個電流,因此可以認(rèn)為發(fā)射結(jié)主要是電子流。
2、基區(qū)中電子的擴散與復(fù)合
電子進入基區(qū)后,先在靠近發(fā)射結(jié)的附近密集,漸漸形成電子濃度差,在濃度差的作用下,促使電子流在基區(qū)中向集電結(jié)擴散,被集電結(jié)電場拉入集電區(qū)形成集電極電流Ic。也有很小一部分電子(因為基區(qū)很?。┡c基區(qū)的空穴復(fù)合,擴散的電子流與復(fù)合電子流之比例決定了三極管的放大能力。
3、集電區(qū)收集電子
由于集電結(jié)外加反向電壓很大,這個反向電壓產(chǎn)生的電場力將阻止集電區(qū)電子向基區(qū)擴散,同時將擴散到集電結(jié)附近的電子拉入集電區(qū)從而形成集電極主電流Icn。另外集電區(qū)的少數(shù)載流子(空穴)也會產(chǎn)生漂移運動,流向基區(qū)形成反向飽和電流,用Icbo來表示,其數(shù)值很小,但對溫度卻異常敏感。
什么叫三極管的發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏?
發(fā)射結(jié)正偏:基極電壓大于發(fā)射極電壓
集電結(jié)反偏:三極管在正常工作狀態(tài)時,加在集電極上的電壓方向與其電流方向相反。
在放大電路中be結(jié)正偏,bc結(jié)反偏,三極管工作在放大區(qū),在數(shù)字電路中bc結(jié)0偏或反偏,三極管交替工作在飽和區(qū)和截止區(qū)。
正偏:當(dāng)外界有正向電壓偏置時,外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴散電流增加引起了正向電流。 在電子電路中,將二極管的正極接在高電位端,負(fù)極接在低電位端,二極管就會導(dǎo)通,這種連接方式,稱為正向偏置
反偏:與正向偏置相比,交換電源的正、負(fù)極位置,即P區(qū)接電源負(fù)極,N區(qū)接電源正極,就構(gòu)成了PN結(jié)的反向偏置。
PN結(jié)反向偏置時,外加電場與空間電荷區(qū)的內(nèi)電場方向一致,同樣會導(dǎo)致擴散與漂移運動平衡狀態(tài)的破壞。外加電場驅(qū)使空間電荷區(qū)兩側(cè)的空穴和自由電子移走,使空間電荷區(qū)變寬,內(nèi)電場增強,造成多數(shù)載流子擴散運動難于進行,同時加強了少數(shù)載流子的漂移運動,形成由N區(qū)流向P區(qū)的反向電流。但由于常溫下少數(shù)載流子恒定且數(shù)量不多,故反向電流極小。電流小說明PN結(jié)的反向電阻很高,通??梢哉J(rèn)為反向偏置的PN結(jié)不導(dǎo)電,基本上處于截止?fàn)顟B(tài),這種情況在電子技術(shù)中稱為PN結(jié)的反向阻斷。
當(dāng)外加的反向電壓在一定范圍內(nèi)變化時,反向電流幾乎不隨外加電壓的變化而變化。這是因為反向電流是由少子漂移形成的,在熱激發(fā)下,少子數(shù)量增多,PN結(jié)反向電流增大。換句話說,只要溫度不發(fā)生變化,少數(shù)載流子的濃度就不變,即使反向電壓在允許的范圍內(nèi)增加再多,也無法使少子的數(shù)量增加,反向電流趨于恒定,因此反向電流又稱為反向飽和電流。值得注意的是,反向電流是造成電路噪聲的主要原因之一,因此,在設(shè)計電路時,必須考慮溫度補償問題。