一篇詳盡的晶體三極管工作原理介紹
晶體三極管作為一個常用器件,是構成現(xiàn)代電子世界的重要基石。然而,傳統(tǒng)的教科書對其工作原理的講述卻存在有很大問題,使初學者對三極管的工作原理無法正常理解,感到別扭與迷茫。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201610/307854.htm晶體三極管原理問題的關鍵在于:集電結為什么會反向導通?這與晶體二極管原理中強調的PN結單向導電特性(反向截止)嚴重矛盾。
三極管原理,傳統(tǒng)講解方法中存在的問題概括起來主要有以下三點:
1 嚴重割裂晶體二極管與三極管在原理上的自然聯(lián)系。沒有真正說明三極管集電結為何會發(fā)生反偏導通并產(chǎn)生Ic?這看起來與二極管原理強調的PN結單向導電性相矛盾。
2 不能說明放大狀態(tài)下集電極電流Ic為什么只受控于電流Ib而與電壓無關;即:Ic與Ib之間為什么存在著一個固定的放大倍數(shù)β關系。
3 不能說明飽和狀態(tài)下,Vc電位很弱的情況下,為什么集電結仍然會反向導通并且有反向大電流Ic通過。
很多教科書對于這部分內容,在講解方法上都存在有很大問題。有一些針對初、中級學者的普及性教科書,干脆采用了回避的方法,只給出結論卻不講原因。既使專業(yè)性很強的教科書,采用的講解方法大多也存在有很值得商榷的問題。這些問題集中表現(xiàn)在講解方法的切入角度不恰當,致使邏輯混亂,講解內容前后矛盾,甚至造成講了還不如不講的效果,使很多初學者常常產(chǎn)生一頭霧水的感覺。
筆者根據(jù)多年的總結思考與教學實踐,對于這部分內容摸索出了一個適合于自己教學的新講解方法,并通過具體的教學實踐收到了一定效果。雖然新的講解方法也肯定會有所欠缺,但本人還是懷著與同行共同探討的愿望不揣冒昧把它寫出來,以期能通過同行朋友的批評指正來加以完善。
一、 傳統(tǒng)講法及問題:
傳統(tǒng)講法一般分三步,以NPN型為例(以下所有討論皆以NPN型硅管為例),如示意圖A。“1 發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子;2 電子在基區(qū)的擴散與復合;3 集電區(qū)收集由基區(qū)擴散過來的電子。”
問題1:這種講解方法在第3步中,講解集電極電流Ic的形成原因時,不是著重地從載流子的性質方面說明集電結的反偏導通,從而產(chǎn)生了Ic,而是極不恰當?shù)刂氐貜娬{了Vc的高電位作用,同時又強調基區(qū)的薄。這種強調很容易使人產(chǎn)生誤解——以為只要Vc足夠大基區(qū)足夠薄,集電結就可以反向導通,PN結的單向導電性就會失效。這是讓初學者很容易產(chǎn)生一系列模糊認識的根源。
這正好與三極管的電流放大原理嚴重地矛盾。三極管的電流放大原理恰恰要求在放大狀態(tài)下Ic與Vc在數(shù)量上必須無關,Ic只能受控于Ib。
問題2:不能很好地說明三極管的飽和狀態(tài)。當三極管工作在飽和區(qū)時,Vc的值很小甚至低于Vb,此時仍然出現(xiàn)了很大的反向飽和電流Ic,也就是說在Vc很小時,集電結仍然會出現(xiàn)反向導通的現(xiàn)象。這很明顯地與傳統(tǒng)講法中強調Vc的高電位作用這種說法相矛盾。
問題3:傳統(tǒng)講法第2步過于強調基區(qū)的薄,還容易給人造成這樣的誤解,以為只要基區(qū)足夠薄,集電結就可能會失去PN結的典型特性——單向導電。這顯然與人們利用三極管內部兩個PN結的單向導電性,來判斷三極管管腳名稱(e、b、c)的經(jīng)驗相矛盾。既使基區(qū)很薄,人們判斷管腳名稱時,也并沒有發(fā)現(xiàn)因為基區(qū)的薄而導致PN結單向導電性失效的情況?;鶇^(qū)很薄,但兩個PN結的單向導電特性仍然完好無損,這才使得人們有了判斷三極管管腳名稱的辦法和根據(jù)。
問題4:在第2步講解為什么Ic會受Ib控制,并且Ic與Ib之間為什么會存在著一個固定的比例關系時,不能形象說明。只是從工藝上強調基區(qū)的薄與摻雜度低,不能從道理上根本性的說明電流放大倍數(shù)β什么會保持不變的原因。
問題5:割裂二極管與三極管在原理上的自然聯(lián)系,無法實現(xiàn)內容上的自然過渡。甚至使人產(chǎn)生很矛盾的感覺,二極管原理強調PN結的正向導電反向截止,而三極管原理則又要求PN結能夠反向導通,這讓人很難接受。同時,也不能體現(xiàn)晶體三極管與電子三極管之間在電流放大原理上的歷史聯(lián)系。
二、新講解方法:
1、切入點:
要想很自然地說明問題,就要選擇恰當?shù)那腥朦c。講三極管的原理我們從二極管的原理入手講起。二極管的結構與原理都很簡單,內部一個PN結具有單向導電性,如示意圖B。很明顯圖示二極管處于反偏狀態(tài),PN結截止。我們要特別注意這里的截止狀態(tài),實際上PN結截止時,總是會有很小的漏電流存在,也就是說PN結總是存在著反向關不斷的現(xiàn)象,PN結的單向導電性并不是百分之百。
為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢?這主要是因為P區(qū)除了因“摻雜”而產(chǎn)生的多數(shù)載流子“空穴”之外,還總是會有極少數(shù)的本征載流子“電子”出現(xiàn)。N區(qū)也是一樣,除了多數(shù)載流子電子之外,也會有極少數(shù)的載流子空穴存在。PN結反偏時,能夠正向導電的多數(shù)載流子被拉向電源,使PN結變厚,多數(shù)載流子不能再通過PN結承擔起載流導電的功能。所以,此時漏電流的形成主要靠的是少數(shù)載流子,是少數(shù)載流子在起導電作用。反偏時,少數(shù)載流子在電源的作用下能夠很容易地反向穿過PN結形成漏電流。漏電流只所以很小,是因為少數(shù)載流子的數(shù)量太少。
很明顯,此時漏電流的大小主要取決于少數(shù)載流子的數(shù)量。如果要想人為地增加漏電流,只要想辦法增加反偏時少數(shù)載流子的數(shù)量即可。所以,如圖B,如果能夠在P區(qū)或N區(qū)人為地增加少數(shù)載流子的數(shù)量,很自然的漏電流就會人為地增加。其實,光敏二極管的原理就是如此。光敏二極管工作在反偏狀態(tài),因為光照可以增加少數(shù)載流子的數(shù)量,因而光照就會導致反向漏電流的改變,人們就是利用這樣的道理制作出了光敏二極管(見下圖)。
既然此時漏電流的增加是人為的,那么漏電流的增加部分也就很容易能夠實現(xiàn)人為地控制。
2、強調一個結論:
講到這里,一定要重點地說明PN結正、反偏時,多數(shù)載流子和少數(shù)載流子所充當?shù)慕巧捌湫再|。正偏時是多數(shù)載流子載流導電,反偏時是少數(shù)載流子載流導電。所以,正偏電流大,反偏電流小,PN結顯示出單向電性。
特別要重點說明,反偏時少數(shù)載流子反向通過PN結是很容易的,甚至比正偏時多數(shù)載流子正向通過PN結還要容易。
即:PN結反偏時,截止的只是多數(shù)載流子的電流。而對于少數(shù)截流子的通過,PN結不僅不截止,一定程度上反而還會更加容易。
為什么呢?大家知道PN結內部存在有一個因多數(shù)載流子相互擴散而產(chǎn)生的內電場,而內電場的作用方向總是阻礙多數(shù)載流子的正向通過,所以,多數(shù)載流子正向通過PN結時就需要克服內電場的作用,需要約0.7伏的外加電壓,這也是PN結正向導通的門電壓。而反偏時,內電場在電源作用下會被加強也就是PN結加厚,少數(shù)載流子反向通過PN結時,內電場作用方向和少數(shù)載流子通過PN結的方向一致,也就是說此時的內電場對于少數(shù)載流子的反向通過不僅不會有阻礙作用,甚至還會有幫助作用。這就導致了以上我們所說的結論:反偏時少數(shù)載流子反向通過PN結是很容易的,甚至比正偏時多數(shù)載流子正向通過PN結還要容易。這個結論可以很好解釋前面提到的“問題2”,也就是教科書后續(xù)內容中要講到的三極管的飽和狀態(tài)。三極管在飽和狀態(tài)下,集電極電位接近或稍低于基極電位,集電結處于零偏置,但仍然會有較大的集電結的反向電流Ic產(chǎn)生。
3、自然過渡:
繼續(xù)討論圖B,PN結的反偏狀態(tài)。利用光照控制少數(shù)載流子的產(chǎn)生數(shù)量就可以實現(xiàn)人為地控制漏電流的大小。既然如此,人們自然也會想到能否把控制的方法改變一下,不用光照而是用電注入的方法來增加N區(qū)或者是P區(qū)少數(shù)載流子的數(shù)量,從而實現(xiàn)對PN結的漏電流的控制。也就是不用“光”的方法,而是用“電”的方法來實現(xiàn)對電流的控制。注2
接下來重點討論圖B中的P區(qū)。重點看P區(qū),P區(qū)的少數(shù)載流子是電子,要想用電注入的方法向P區(qū)注入電子,最好的方法就是如圖C所示,在P區(qū)下面再用特殊工藝加一塊N型半導體注3。圖C所示其實就是NPN型晶體三極管的雛形,其相應各部分的名稱以及功能與三極管完全相同。為方便討論,以下我們對圖C中所示的各個部分的名稱直接采用與三極管相應的名稱(如“發(fā)身結”,“集電極”等)。
再看示意圖C,圖中最下面的發(fā)射區(qū)N型半導體內電子作為多數(shù)載流子大量存在,而且,如圖C中所示,要將發(fā)射區(qū)的電子注入或者說是發(fā)射到P區(qū)(基區(qū))也是很容易的,只要使發(fā)射結正偏即可。具體說就是在基極與發(fā)射極之間加上一個足夠的正向的門電壓(約為0.7伏)就可以了。在外加門電壓作用下,發(fā)射區(qū)的電子就會很容易地被發(fā)射注入到基區(qū),這樣就實現(xiàn)了對基區(qū)少數(shù)載流子——“電子”的注入,使其在數(shù)量上發(fā)生改變。
4、集電極電流Ic的形成:
如圖C,發(fā)射結加上正偏電壓導通后,在外加電壓的作用下,發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子——電子就會很容易地被大量發(fā)射進入基區(qū)。這些載流子一旦進入基區(qū),它們在基區(qū)(P區(qū))的身份仍然屬于少數(shù)載流子的性質。如前所述,少數(shù)載流子很容易反向穿過處于反偏狀態(tài)的PN結。所以,這些載流子——電子就會很容易向上穿過處于反偏狀態(tài)的集電結到達集電區(qū)形成集電極電流Ic。由此可見,集電極電流的形成并不是一定要靠集電極的高電位。
集電極電流的大小更主要的要取決于發(fā)射區(qū)載流子對基區(qū)的注入,取決于這種發(fā)射與注入的程度。這種載流子的發(fā)射注入程度幾乎與集電極電位的高低沒有什么關系。這正好能自然地說明,為什么三極管在放大狀態(tài)下,集電極電流Ic的大小與集電極電位Vc在數(shù)量上無關的原因。
放大狀態(tài)下Ic并不受控于Vc,Vc的作用主要是維持集電結的反偏狀態(tài),以此來滿足三極管放狀態(tài)下所需要的外部條件。
對于Ic還可以做如下結論:Ic的本質是“少數(shù)載流子”電流,是通過電注入方法而實現(xiàn)的人為可控的集電結“漏”電流。這就是Ic為什么會很容易反向穿過集電結的原因。
5、Ic與Ib的關系:
很明顯,對于三極管的內部電路來說,圖C與圖D是完全等效的。圖D就是教科書上常用的三極管電流放大原理示意圖。
看圖D,接著上面的討論,集電極電流Ic與集電極電位Vc的大小無關,主要取決于發(fā)射區(qū)載流子對基區(qū)的注入程度。
通過上面的討論,現(xiàn)在已經(jīng)明白,NPN型三極管在電流放大狀態(tài)下,內部的電流主要就是由發(fā)射區(qū)經(jīng)基區(qū)再到集電區(qū)貫穿整個三極管的“電子”流。也就是說貫穿三極管的電流Ic主要是“電子”流。這種貫穿的電子流,其情形與歷史上的電子三極管非常類似。如圖E,圖E就是電子三極管的原理示意圖。電子三極管的電流放大原理因為其結構的直觀、形象,可以很容易很自然地得到解釋。
如圖E所示,很容易理解,電子三極管Ib與Ic之間的固定比例關系,主要取決于電子管柵極(基極)的構造。當外部電路條件滿足時,電子三極管工作在放大狀態(tài)。穿過管子的電流主要是由發(fā)射極經(jīng)柵極再到集電極的電子流。電子流在穿越柵極時,柵極會對其進行截流。截流時就存在著一個截流比問題。
很明顯,截流比的大小,則主要與柵極的疏密度有關。如果柵極做的密,它的等效截流面積就大,截流比例自然就大,攔截下來的電子流就多。反之截流比小,攔截下來的電子流就少。
柵極攔截下來的電子流其實就是電流Ib,其余的穿過柵極到達集電極的電子流就是Ic。從圖中可以看出,只要柵極的結構尺寸確定,那么截流比例就確定,也就是Ic與Ib的比值確定。所以,只要管子的內部結構確定,這個比值就確定,就固定不變。由此可知,電流放大倍數(shù)的β值主要與柵極的疏密度有關。柵極越密則截流比例越大,相應的β值越低,柵極越疏則截流比例越小,相應的β值越高。
晶體三極管的電流放大關系與電子三極管在這一點上極其類似。
晶體三極管的基極就相當于電子三極管的柵極,基區(qū)就相當于柵網(wǎng),只不過晶體管的這個柵網(wǎng)是動態(tài)的是不可見的。放大狀態(tài)下,貫穿整個管子的電子流在通過基區(qū)時,分布在基區(qū)的空穴其作用與電子管的柵網(wǎng)作用相類似,會對電子流進行截流。如果基區(qū)做得薄,摻雜度低,基區(qū)的空穴數(shù)少,那么空穴對電子的截流量就小,這就相當于電子管的柵網(wǎng)比較疏一樣。反之截流量就會大。很明顯只要晶體管三極管的內部結構確定,這個截流比也就確定。所以,為了獲大較大的電流放大倍數(shù),使β值足夠高,在制作三極管時才常常要把基區(qū)做得很薄,而且其摻雜度也要控制得很低。
與電子管不同的是,晶體管的截流主要是靠帶正電的“空穴”不斷地與帶負電的“電子”的中和來實現(xiàn)。所以,截流的效果主要取決于基區(qū)空穴的數(shù)量。而且,這個過程是個動態(tài)過程,“空穴”不斷地與“電子”中和,同時“空穴”又會不斷地在外部電源作用下得到補充。
在這個動態(tài)過程中,空穴的等效總數(shù)量是不變的?;鶇^(qū)空穴的總數(shù)量主要取決于摻“雜”度以及基區(qū)的厚薄,只要晶體管結構確定,基區(qū)空穴的總定額就確定,其相應的動態(tài)總量就確定。這樣,截流比就確定,晶體管的電流放大倍數(shù)β值就是定值。這就是為什么放大狀態(tài)下,三極管的電流Ic與Ib之間會有一個固定的比例關系的原因。
另外,由于集電結處于反偏狀態(tài),而PN結反偏時本質上截止的是多數(shù)載流子的電流,所以,基區(qū)的多數(shù)載流子“空穴”就不可能會反向穿過集電結到達集電區(qū)。這樣,就保證了穿越三極管到達集電極的電流只能是百分之百的“電子”流,不可能混有“空穴”流。基區(qū)的“空穴”只能起到動態(tài)的截流作用,只能形成固定比例的截流電流Ib,而不可能混入電子流Ic中。綜上所述,三極管電流放大倍數(shù)β就只能是定值。
6、對于截止狀態(tài)的解釋:
現(xiàn)在,我們已經(jīng)理解了放大狀態(tài)下,Ic與Ib之間有一個固定的比例關系。這個比例關系說明,放大狀態(tài)下電流Ic按一個固定的比例受控于電流Ib,這個固定的控制比例主要取決于晶體管的內部結構。
對于Ib等于0的截止狀態(tài),問題更為簡單。當Ib等于0時,說明外部電壓Ube太小,沒有達到發(fā)射結的門電壓值,發(fā)射區(qū)沒有載流子“電子”向基區(qū)的發(fā)射與注入,所以,此時既不會有電流Ib,也更不可能有電流Ic。另外,從純數(shù)學的電流放大公式更容易推出結論,Ic=βIb,Ib為0,很顯然Ic也為0。
三、新講法需要注意的問題:
以上,我們用了一種新的切入角度,對三極管的原理在講解方法上進行了探討。特別是對晶體三極管放大狀態(tài)下,集電結為什么會反向導電形成集電極電流做了重點討論。同時,對三極管的電流放大倍數(shù)β為什么是定值也做了深入分析。
這種講解方法的關鍵,在于強調二極管與三極管在原理上的自然聯(lián)系。從二極管PN的反向截止特性曲線上很容易看出,只要將這個特性曲線轉過180度,如圖F所示,它的情形與三極管的輸出特性非常相似,三極管輸出特性如圖G所示。實際上,圖F代表是PN結的反向截止特性,那么,圖G所示所代表的是晶體三極管內部集電結對于不同的Ib值時的反向特性,是集電結的一組反向特性。這表明二極管與三極管在原理上確實存在著很自然的聯(lián)系。所以,在講解方法上選擇這樣的切入點,從PN結的反偏狀態(tài)入手講解三極管,就顯得非常自然合理。而且,這樣的講解會使問題變得淺顯易懂,前后內容之間也顯得自然和諧、順理成章。
這種講法的不足點在于,從PN結的漏電流入手講起,容易造成本征漏電流與放大電流在概念上的混肴。所以,在后面講解晶體管輸入輸出特性曲線時,應該注意強調說明“本征載流子”與“摻雜載流子”的性質區(qū)別。本征載流子對電流放大沒有貢獻。本征載流子的電流對晶體管的特性影響往往是負面的,是需要克服的。晶體管電流放大作用主要是靠摻雜載流子來實現(xiàn)的。要注意在概念上進行區(qū)別。
另外,還要注意說明,本質上晶體內部有關載流子的問題其實并非如此簡單,它涉及到晶體的能級問題以及晶體的能帶結構問題,還有載流子移動時的勢壘分析等。所以,并不是隨便找一些具有載流子的導體或半導體就可以制成PN結,從而進一步制成晶體管。晶體管實際的制造工藝也并非如此簡單。
本文這樣的講解方法主要是在不違反物理原則的前提下,試圖把問題盡量地簡化,盡量做到淺顯易懂、自然合理,以便于人們的理解與接受。這才是這種講解方法的主要意義所在。
附篇:
請問,這篇大作把三極管的放大和截止兩個狀態(tài)闡述其機理挺明白了。那么還有第三個狀態(tài),飽和狀態(tài)是怎么一個情況?
1.三極管飽和狀態(tài)是通過外部偏置電阻等預先設置好,通電后直接進入這個飽和狀態(tài)的嗎?
2.三極管處于飽和狀態(tài)時,集電結施加正偏電壓后,基區(qū)及集電區(qū)各載流子的運動狀態(tài)是怎樣的?我怎么覺得兩個PN結都處于正偏置狀態(tài),感覺怪怪的呢?少數(shù)載流子怎么流動的?已經(jīng)加的正偏電壓 了,怎么還說是“反向導通”呢?
3.三極管飽和狀態(tài),集電極到發(fā)射極的電壓為什么只有0.3V? 請把基極到發(fā)射極,集電極到發(fā)射極之間的電壓用圖示表示出來一下吧。難道發(fā)射結跟集電結的勢壘不一樣大? 集電結如果是0.4,那么為什么發(fā)射結是0.7V?真是奇怪了。
你的問題很好!這也是三極管原理不好理解的關鍵之所在,也是傳統(tǒng)講法的問題之所在。飽和狀態(tài)時,集電極(NPN)的高電位已不存在(為零),如你所說甚至低于基極電位,但仍然有很大的飽和電流反向通過集電結。注意,這里所說的“反向”是指電流的方向與集電結的單向導電(P指向N)的方向相反,電流的性質也仍然是由發(fā)射極“發(fā)射”過來的“少數(shù)截流子”電流。值得強調的是:集電結對這個反向的少子電流本質上沒有阻礙作用,集電結作為PN結反向截止的只是“多子”電流,而不是“少子”電流。下面按你問題的順序來逐條說一下:
1 三極客的飽和狀態(tài)確實取決于外部偏置電阻電路,但不一定需要事先設置好。如,當集電極電阻的參數(shù)處在合適范圍時,三極客是否進入飽和狀態(tài)主要取決于基極的控制。開關型三極管就是這樣工作的,要么截止要么飽和,取決于基極的控制。
2 三極客處于飽和狀態(tài)時,兩個PN結不是“都”處于正偏狀態(tài),發(fā)射結是正偏狀態(tài),要特別注意的是集電結,集電結電壓雖然可以為正但決不能達到門值,所以集電結并不是正偏狀態(tài)。如果集電結的正電壓達到門值,則反向的集電結(極)“少子”電流將消失,取而代之的就是由基極指向集電極的“正向多子”電流,這時的三極管就完全等效成了兩個二極管,這個正向多子電流純粹就是集電結的一個正向導通電流(即二極管電流),而不再具備集電極電流的任何意義。
所以,飽和狀態(tài)條件下,發(fā)射結是正偏,集電結是“零”偏并不是正偏,因此,集電極的電流仍然是以發(fā)射區(qū)過來的“少子”構成,屬于少子反向導通電流。為什么說是反向,前已說明。
3 飽和狀態(tài)下三個電極的電位值問題與上面所說類似,要特別注意的是:此時的集電結并不是普通意義上的正偏導通,這與發(fā)射結的正偏導通有著本質的不同。此時,發(fā)射結正偏導通的電流是“多子”在門電壓作用下的正向通過PN結的電流,是普通意義上的PN結正向電流;而集電結此時是“零”偏,集電結通過的電流是屬于“少子”性質的反向電流。所以,兩個PN結的電流對于PN結自身來說是性質完全不同的電流,因此,其電壓值一個是0.7V而另一個是0.4V根本就無可比性,這是兩個不同性質的外部條件參數(shù),雖然都是電壓,但性質不同。一個是正向導通的門電壓,而另一個是滿足飽和狀態(tài)的“零”偏電壓,只有在此條件下,集電極電流才會在定量上脫離的基極電流的“比例”控制進入所謂的飽和狀態(tài)。
簡單說,兩個PN結都導通,一個是正向導通性,另一個是反向導通性質。正向導通的是多子電流,需要0.7V的門電壓,另一個導通的是少子反向電流,這個少子的反向電流導通時不僅可以不需要電壓,甚至還可以承受一點微弱的“逆流”電壓,你說的那個0.4V就是屬于這種性質的電壓。
再舉個不太恰當?shù)睦?,如果把整個三極管比做一個水龍頭,發(fā)射結的門電壓則是控制這個水龍頭是否出水的關鍵,而集電結電壓只是水龍頭究竟該怎樣出水、如何出水的一個條件。發(fā)射結加上門電壓,這個水龍頭就打開了。此時,如果集電結加反偏電壓,這個反偏電壓其實正好符合水龍頭的出水方向,所以它對出水有定性方面的幫助,只是出水的量則要按嚴格比例受控于Ib,可大可小,這就是放大狀態(tài);如果集電結加零壓,則出水量就會失去比例控制,這也就是所謂的飽和狀態(tài)(其實,這時的出水量并不見得一定會比放大狀態(tài)時大,很有可能還很小,其大小主要取決于Uce);如果集電結加上合適的“正偏”電壓(此時正偏電壓對出水起反作用),比如:稍大于0.4V但又小于0.7V,這個水龍頭就會停止出水,為什么?因為發(fā)射結打開的這個水流又被這個合適的正偏逆流電壓給堵回去了。顯然,如果這個正偏電壓超過了0.7V,這個水龍頭的水流就會倒著流了。不知我這樣說,是否更容易讓人明白。
最后,再說一下你關于勢壘的問題,兩個PN結的勢壘理論上應該完全對稱(忽略其內部結構并不嚴格對稱的影響),當兩個PN結都加上正向偏置的門電壓后,這一情況理論上完全如此——對稱。但這里的問題是兩上PN結的導通性質完全不同,這一點以上已詳細說明,所以,才會出現(xiàn)你說的0.7V與0.4V不一樣的所謂問題。0.7V是PN結的正偏導通電壓,而0.4V的正向電壓如上所述,只是集電結為了堵住反向少子電流通過PN結的一個電壓值。顯然,這兩個電壓性質完全不同。
根據(jù)我自己的一管之見,我嗦嗦地說了這么多,希望對你能有所幫助。最后,謝謝你的問題,看得出你也是個非常認真的人,能與你這樣的網(wǎng)友討論問題,是讓我感到非常愉快的事。
請問,三極管的飽和情況分析,按照上面的那個輸出特性曲線,怎么分析呢?沿某一確定IB電流嗎?怎么通過上面這個輸出特性分析飽和狀態(tài)?是怎么進入飽和狀態(tài)的?因為輸出特性曲線是分別讓IB和UCE改變后得到的一個曲線。如果是一個電路以及固定了,是不是得用帶有負載線的曲線圖進行分析是否進入飽和狀態(tài)的?
另外可以用電工學上的線性疊加方法來計算飽和狀態(tài)的電流情況嗎?
我們以最常見的三極管輸出特性圖(Ib與Uce及與Ic的關系圖)來說,就是當Ib足夠大而Uce又足夠小時就會進入飽和狀態(tài)?;蛘咴俸唵吸c,讓Uce確定,比如為0.4V,從圖中很容易就可看出只要Ib大到一定值,三極管就會進入飽和狀態(tài),所謂的飽和狀態(tài),也就是Ic在數(shù)量上不再與Ib保持嚴格比例的狀態(tài)。
我認為,在外電路條件滿足時,飽和狀態(tài)下的電流計算當然可以根據(jù)線性方法來計算,因為,飽和狀態(tài)下的三極管在電路中可以等效為一個接通了的開關。
這里不方便畫圖,我只能說這些,希望能對你有幫助。
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