集電結反偏不是截止狀態嗎,三極體怎麼還能放大
見過多次這樣的問題了,基本上都是問:
放大時,發射結正偏、集電結反偏。但是,集電結反偏,這不是截止狀態嗎,三極體怎麼還能放大?
翻了幾本書,確實,書上都沒有仔細介紹反偏、截止的工作過程。
下面,做而論道簡單說說這個問題。
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PN 結正偏時,P 區裡面較多的正電荷(空穴),會擴散到 N 區,和 N 區大量的負電荷(自由電子)複合。
當然,N 區電子,也會向 P 區擴散,在 P 區和空穴複合。
外接電源的方向,正好為這種擴散運動提供支援,並源源不斷的補充這些複合掉的載流子。
這就是 PN 結的正向導通。正向電流,就是由多數載流子“擴散”形成的。
此時,PN 結裡面,同時還有一個相反的作用,即少數載流子的“
因為少數載流子的密度很小,電源的方向和這個漂移電流,還是相反的,所以,漂移電流極小,也就忽略不計了。
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PN 結反偏時,PN 結裡面的載流子同樣有“擴散”和“漂移”兩種運動。
但是,此時,外接的電源,它所提供的能量,是支援“漂移”的。
因為少數載流子的密度小,這個漂移電流,雖然得到電源的供給,電流仍然很小。
因為較小,可以忽略不計,而稱為 PN 結此時是截止狀態。
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書上的毛病,就出在這兒。
講解反偏的時候,各本書,都是不厭其煩的強調:少數載流子導電、反向電流很小、忽略、截止、單向導電性、...。
這就誤導了大量的學生,學生的印象中,就記住了:反偏不導電。
其實,當 PN 結反偏的時候,如果有大量的少數載流子,漂移所形成的反向電流,也是會很強的。
三極體的放大狀態,就是利用了這個原理。
忽略了反向電流,就講不清楚如何放大了。
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下面再簡述一下三極體的放大過程。
對於 NPN 型的三極體,通常可認為發射極接地,基極的電壓,應設為 0.7V。
此時,發射結就是正偏,電流 Ib 由基極流向發射極。
這個基極電流,主要是由發射區(N型,自由電子極多)向基區發出的電子構成的。
大量的電子到了基區(P型,但是空穴濃度不高),會怎麼樣呢?
它們,只有很少的,與空穴複合,成了 Ib;
其它的,就在基區中游蕩,成了大量的少數載流子 !
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放大狀態時,集電結反偏。
反偏時,應該由少數載流子導電,而此時,基區裡面,恰好有大量的少數載流子。
那麼,反偏的集電結,會出現很大的電流 Ic,就一點也不奇怪了。
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由於三極體製作工藝的特點,基區複合的電流 Ib,和集電極反偏的電流 Ic,存在一個比例關係,即:
Ic = /β1 * Ib /β 是 β 上面加一橫。
其中 /β 為直流電流放大倍數,/β = Ic / Ib
另外還有,交流電流放大倍數:β= △Ic / △Ib
兩者的數值相近,可以互相代用。
公式還有:
Ie = Ib + Ic = (1 + β) Ib
Uce = Ec - Rc * Ic
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