深入解析晶体管的结构、类型及放大机制:从NPN到PNP
1. 晶体管的结构与类型
晶体管有三个不同掺杂的区域,并形成两个PN结,分为NPN型和PNP型。
1.1 NPN型
特点:
中间P区为基极,很薄,掺杂浓度低发射区N区,掺杂浓度高集电区N区,面积大
1.2 PNP型
特点:
中间N区为基极,很薄,掺杂浓度低发射区P区,掺杂浓度高集电区P区,面积大
e (emitter) 为发射极,b (base) 为基极,c (collector)为集电极,箭头中
2. 晶体管放大状态外部条件
发射结正偏,集电结反偏
NPN型:Uc > Ub > Ue
PNP型:Uc < Ub < Ue
3. 晶体管工作原理
以NPN型晶体管为例
1. 发射结加正向电压,扩散运动形成发射极电路
发射区杂质浓度高,大量自由电子因扩散运动越过发射结到达基区,形成电子电流;同时基区空穴扩散到发射区形成空穴电流为,不过基区杂质浓度低,空穴电流很小。
2. 扩散到基区的自由电子与空穴的复合运动形成基极电流
基区的空穴与扩散到基区的电子复合,形成复合电流,由于基区杂质浓度低,只有少部分电子参与复合,其余均作为基区的非平衡少子到达集电结。
3. 集电结加反向电压,漂移运动形成集电极电流
基区非平衡少子在外电场作用下越过集电结到达集电区,形成电流;同时平衡少子在集电区和基区之间的漂移运动形成电流
电流分配关系
= + = + +
= +
= + - = -
= +
4. 共射电路放大系数
共射直流放大系数,物理意义:基区每复合一个电子,就有个电子扩散到集电区,值通常为20~200
= = ( - ) / ( + )
= + (1 + ) = +
为穿透电流,物理意义是,基极开路时,集电极与发射极之间的电流。发射极开路时,集电结的反向饱和电流。一般情况下 >> , >> 1,所以:
(1 + )
共射交流电流放大系数,记作 ,即
=
共基直流放大系数
= /
= +
= / (1 + ) 或者 = / (1 + )
共基交流电流放大系数
= / = / (1 + )
通常 >> 1, 1;而且与 相同,