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三极管工作原理及三极管振动盘

三极管工作原理


          晶体三极管原理问题的关键在于:集电结为什么会反向导通这与晶体二极管原理中强调的PN结单向导电特性(反向截止)严重矛盾。     
       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。         
晶体三极管工作原理讲解方法探讨(原创)
         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。     
晶体三极管工作原理讲解
          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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三极管的主要参数

1、直流参数

(1)集电极一基极反向饱和电流Icbo,发射极开路(Ie=0)时,基极和集电极之间加上规定的反向电压Vcb时的集电极反向电流,它只与温度有关,在一定温度下是个常数,所以称为集电极一基极的反向饱和电流。良好的三极管,Icbo很小,小功率锗管的Icbo约为1~10微安,大功率锗管的 Icbo可达数毫安,而硅管的Icbo则非常小,是毫微安级。

 (2)集电极一发射极反向电流Iceo(穿透电流)基极开路(Ib=0)时,集电极和发射极之间加上规定反向电压Vce时的集电极电流。Iceo 大约是Icbo的β倍即Iceo=(1+β)Icbo o Icbo和Iceo受温度影响极大,它们是衡量管子热稳定性的重要参数,其值越小,性能越稳定,小功率锗管的Iceo比硅管大。

(3)发射极---基极反向电流Iebo 集电极开路时,在发射极与基极之间加上规定的反向电压时发射极的电流,它实际上是发射结的反向饱和电流。

 (4)直流电流放大系数β1(或hEF) 这是指共发射接法,没有交流信号输入时,集电极输出的直流电流与基极输入的直流电流的比值,即: β1=Ic/Ib

 2、交流参数

(1)交流电流放大系数β(或hfe) 这是指共发射极接法,集电极输出电流的变化量△Ic与基极输入电流的变化量△Ib之比,即: β= △Ic/△Ib 一般晶体管的β大约在10-200之间,如果β太小,电流放大作用差,如果β太大,电流放大作用虽然大,但性能往往不稳定。

 (2)共基极交流放大系数α(或hfb) 这是指共基接法时,集电极输出电流的变化是△Ic与发射极电流的变化量△Ie之比,即: α=△Ic/△Ie 因为△Ic<△Ie,故α<1。高频三极管的α>0.90就可以使用 α与β之间的关系: α= β/(1+β) β= α/(1-α)≈1/(1-α)

(3)截止频率fβ、fα 当β下降到低频时0.707倍的频率,就是共发射极的截止频率fβ;当α下降到低频时的0.707倍的频率,就是共基极的截止频率fαo fβ、fα是表明管子频率特性的重要参数,它们之间的关系为: fβ≈(1-α)fα

(4)特征频率fT因为频率f上升时,β就下降,当β下降到1时,对应的fT是全面地反映晶体管的高频放大性能的重要参数。

 3、极限参数

(1)集电极最大允许电流ICM 当集电极电流Ic增加到某一数值,引起β值下降到额定值的2/3或1/2,这时的Ic值称为ICM。所以当Ic超过ICM时,虽然不致使管子损坏,但β值显著下降,影响放大质量。

(2)集电极----基极击穿电压BVCBO 当发射极开路时,集电结的反向击穿电压称为BVEBO。

 (3)发射极-----基极反向击穿电压BVEBO 当集电极开路时,发射结的反向击穿电压称为BVEBO。

 (4)集电极-----发射极击穿电压BVCEO 当基极开路时,加在集电极和发射极之间的最大允许电压,使用时如果Vce>BVceo,管子就会被击穿。

(5)集电极最大允许耗散功率PCM 集电流过Ic,温度要升高,管子因受热而引起参数的变化不超过允许值时的最大集电极耗散功率称为PCM。管子实际的耗散功率于集电极直流电压和电流的乘积,即Pc=Uce×Ic.使用时庆使Pc<PCM。 PCM与散热条件有关,增加散热片可提高PCM。


三极管振动盘,昊龙达振动盘
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