理解晶体三极管原理的关键
理解晶体三极管工作原理的关键难点在哪里?
简单地说,难点在于集电结,在于集电结为什么会反向导通?
集电结反向导通,这严重违反了人们对PN结性质的一般性认识。对于这一问题能否正确理解是理解三极管原理问题的关键所在。
PN结应该正向导通反向截止,这是一般性常识。但这仅仅是对PN结性质的肤浅理解,PN结反向截止本质是什么?截止时为什么会有漏电流?这才是问题的根本,对此进行适当深究,问题就会豁然开朗。
PN结为什么会反向截止?截止时为什么会有漏电流?实际上PN结反向截止时,截止的只是多数载流子,是多数载流子的电流被截止住了。而对于少数载流子的反向通过,也就是少数载流子的电流,PN结其实从不截止。
不仅如此,少数载流子的反向穿过甚至还极其容易。少数载流子形成的漏电流反向穿过PN结时几乎不需要耗费电压。即:一定状态下,漏电流的形成其实非常容易,几乎不需要电压,或者说与电压无关。
再进一步说,也就是漏电流的大小只取决于少数载流子的数量(浓度),基本上与电压无关。这也是三极管电流放大原理一个关键——电流的大小在数量上要与电压无关。
因为少数载流子的数目很少,所以,通常漏电流都很小。显然,如果能够人为地改变少数载流子的数量(浓度),就可以改变漏电流的大小。光敏管就是利用这样的原理制成,光照可以增加载流子的数量(浓度),所以,光敏管受到光照时反向电流就会增大,原因就在于此。
再打个比方,如果把PN结看成是一个门,把载流子比看成是男生女生,那么,截止男生的门其实对女生是开放的;同样,截止女生的门对男生则是放行的。这个截止的门并不是真正的关死了,它只是进行了有选择的截止,而对于未被截止另一方,它仍然是极其开放的。这就是PN结的截止现象的实质,是有选择的对多数载流子的截止。它并不是把门关死,并不是对所有的载流子都截止。
理解PN结的反向截止的实质,是理解三极管原理问题的关键。
三极管集电结的反向导通,本质上就是利用了PN结这一特性。虽然多数截流子被截止住了,但,通过人为的电注入的方式,人为的使发射区的载流子持续地注入到基区,从而人为的使基区的少数载流子数量(浓度)增大,使反向截止的三极管集电结出现较大的漏电流,出现一个人为可控的较大漏电流。
发身结正偏,就是为了实现载流子的注入,而集电结的反偏,就是为了实现对这个大漏电流的可控。这就是晶体三极管工作原理的实质。
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