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最新三极管的工作原理01027.docx
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三极管的工作原理
三极管的基本结构是两个反向连结的 pn 接面,如图 1 所示,可有 pnp 和 npn 两种组合。三个接出来的端点
依序称为射极(emitter, E)、基极(base, B)和集极(collector, C),名称来源和它们在三极管操作时
的功能有关。图中也显示出 npn 与 pnp 三极管的电路符号,射极特别被标出,箭号所指的极为 n 型半导体,
和二极管的符号一致。在没接外加偏压时,两个 pn 接面都会形成耗尽区,将中性的 p 型区和 n 型区隔开。
图 1 pnp(a)与 npn(b)三极管的结构示意图与电路符号。
三极管的电特性和两个 pn 接面的偏压有关,工作区间也依偏压方式来分类,这里我们先讨论最
常用的所谓”正向活性区”(forward active),在此区 EB 极间的 pn 接面维持在正向偏压,而 BC 极间的
pn 接面则在反向偏压,通常用作放大器的三极管都以此方式偏压。图 2(a)为一 pnp 三极管在此偏压区的示
意图。 EB 接面的耗散区由于在正向偏压会变窄,载体看到的位障变小,射极的电洞会注入到基极,基极
的电子也会注入到射极;而 BC 接面的耗尽区则会变宽,载体看到的位障变大,故本身是不导通的。图 2(b)
画的是没外加偏压,和偏压在正向活性区两种情况下,电洞和电子的电位能的分布图。三极管和两个反向
相接的 pn 二极管有什么差别呢?其间最大的不同部分就在于三极管的两个接面相当接近。以上述之偏压在
正向活性区之 pnp 三极管为例,射极的电洞注入基极的 n 型中性区,马上被多数载体电子包围遮蔽,然后
朝集电极方向扩散,同时也被电子复合。当没有被复合的电洞到达 BC 接面的耗尽区时,会被此区内的电场
加速扫入集电极,电洞在集电极中为多数载体,很快藉由漂移电流到达连结外部的欧姆接点,形成集电极
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电流 IC。 IC 的大小和 BC 间反向偏压的大小关系不大。基极外部仅需提供与注入电洞复合部分的电子流
IBrec,与由基极注入射极的电子流 InB? E(这部分是三极管作用不需要的部分)。 InB? E 在射极与与电
洞复合,即 InB?
。pnp
三极管在正向
E=I
Erec
活性区时主要的电流种类可以清楚地在图 3(a)中看出。
图 2 (a)一 pnp 三极管偏压在正向活性区;(b)没外加偏压,和偏压在正向活性区两种情况下,电洞和电子的
电位能的分布图比较。
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