详解半导体三极管.docx

详解半导体三极管.docx本文是围绕半导体三极管(以下简称三极管)展开的讨论,由老师来回答同学提出的问题。同学:三极管是由两个PN结构成的半导体器件,如果我们用两只二极管按一定的方式连接起来(见图1),能不能纽成一个三极管呢?cWfrt™c老师:这个问题很多初学者都会提出来。三极管绝不是两个PN结的简单凑合,两个二极管的组合不能形成一个三极管。我们以NPN型三极管为例(见图2),两个PN结共用了一个P区——基区,基区做得极薄,只有几微米到几十微米,止是靠着它把两个PN结有机地结合成一个不可分割的整体,它们Z间存在着相互联系和相互影响,使三极管完全不同于两个单独的PN结的特性。三极管在外加电压的作用下,形成基极电流、集电极电流和发射极电流,成为电流放大器件。同学:怎样理解三极管的电流放大作用呢?老师:三极管内部进行的物理过程是I•分复杂的,初学者暂时不必去深入探讨。从应用的角度来讲,可以把三极管看作是一个电流分配器。一个三极管制成后,它的三个电流之间的比例关系就人体上确定了(见图3),用式子来表示就是Ie=Ib+IcIc/Ib=0或Ic/Ie=Qp和a称为三极管的电流分配系数,其屮p值大家比较熟悉,都管它叫电流放人系数。三个电流中,冇一个电流发牛变化,另外两个电流也会随着按比例地变化。例如,基极电流的变化量Alb=10pA,p=50,根据Ale=pAIb的关系式,集屯极电流的变化量Ale=50x10=500pA,实现了电流放人。同学:为什么在三极管内部能够把基极电流变成比它大p倍的集电极电流呢?老师:这个问题问得好。三极管自身并不能把小电流变成大电流,它仅仅起着一种控制作用,控制着电路里的电源,按确定的比例向三极管提供lb、lc和le这三个电流。为了容易理解,我们还是用水流比喻电流(见图4)。这是粗、细两根水管,粗的管子内装有闸门,这个闸门是由细的管子中的水量控制着它的开启程度。如果细管子屮没有水流,粗管子屮的闸门就会关闭。注入细管子屮的水量越大,闸门就开得越人,相应地流过粗管子的水就越多,这就体现出“以小控制人,以弱控制强”的道理。由图可见,细管子的水与粗管子的水在下端汇合在一根管子中。三极管的基极b、集电极c和发射极e就对应着图4屮的细管、粗管和粗细交汇的管子。电路见图5,若给三极管外加一定的电压,就会产生电流lb、lc和le。调节电位器RP改变基极电流lb,lc也随之变化。由于Ic=01b,所以很小的lb控制着比它大B倍的Icolc不是由三极管产生的,在lb的控制下提供的,所以说三极管起着能量转换作用。为了得到比较髙的放人倍数,选择三极管时是不是P越人越好?老师:单纯从“放大”的角度来看,我们当然希望P值越大越好。可是,三极管接成共发射极放人电路(图6)时,从管子的集电极c到发射极e总会产牛•一冇害的漏电流,称为穿透电流Iceo,它的大小与P值近似成正比,P值越大,Iceo就越大。丨ceo这种寄生电流不受丨b控制,却成为集电极电流丨c的一部分,Ic=plb+Iceoo值得注意的是,Iceo跟温度有密切的关系,温度升高,Iceo急剧变大,破坏了放大电路工作的稳定性。所以,选择三极管时,并不是P越大越好,一-般取硅管p为40〜150,错管取40〜80o同学:三极管的穿透电流一般有多大呢?怎么测量穿透电流?老师:在常温下,错管的穿透电流比较大,一般由儿十微安到儿百微安,硅管的穿