晶体管工作原理

市场上有不同类型的晶体管,但为了便于理解,我们将考虑共有的发射极模式NPN型晶体管。为此,让我们回顾一下npn双极结型晶体管的基本结构特征。它的发射区是重掺杂和更宽的,因此这里的自由电子(大多数载流子)的数量很大。

集电极区域也更宽,但掺杂程度适中,因此自由电子数不如发射极区域多。基极区扩散在较宽的发射极和集电极区之间,但是基极区相对于外发射极和集电极区非常薄,而且它的掺杂非常轻,所以这里的空穴(大部分载流子)非常小。npn结双极晶体管 现在,我们在发射器和集电极之间连接一个电池。晶体管的发射极连接到电池的负极。因此发射极-基极结变成正向偏置,基极-集电极结变成反向偏置。公正的晶体管 在这种情况下,没有电流流过设备。在开始器件的实际操作之前,让我们回顾一下NPN晶体管的结构和掺杂细节。这里的发射极区域较宽并且掺杂非常严重。因此,大多数载流子(自由电子)的浓度在晶体管的这个区域是非常高的。

另一方面,基极区域非常薄,在几微米的范围内,而发射器和集电极区域在毫米的范围内。由于中间p型层的掺杂非常低,因此该区域存在非常微小的空穴。集电极区域更宽,正如我们已经说过的,掺杂是适度的,因此在这个区域存在适度数量的自由电子。
晶体管工作
施加在发射极和集电极之间的整个电压在两处下降。一个是通过发射极-基极结的正向势垒,这大约是0。7伏,在硅制晶体管的情况下。施加电压的其余部分作为基极-集电极结的反向势垒下降。

无论器件上的电压是多少,发射极-基极结上的正向势垒始终保持在0.7伏特,其余的源极电压作为反向势垒通过基极-集电极结下降。

这意味着没有一个集电极电压可以克服正向势垒。因此,理想情况下,发射极区没有一个自由电子能够越过正向势垒,到达基极区。因此,晶体管的性能就像一个关断开关。

注:-在这种情况下,晶体管不传导任何电流,理想情况下,在外部电阻处没有压降,因此整个源电压(V)将在结处下降,如图所示。

现在让我们看看如果我们在器件的基极加一个正电压会发生什么。在这种情况下,基极发射极结被单独正向电压,当然,它可以克服势垒,因此大多数航空公司,也就是说,自由电子在发射器将十字架基地区域的结,他们很少数量的重组一个洞。

但由于结处的电场作用,从发射极区迁移的自由电子获得了动能。基极区是如此之薄,以致于来自发射极的自由电子没有足够的时间来重组,从而穿过反向偏置耗尽区,最终到达集电极区。由于基极-集电极结存在一个反向的势垒,它不会阻碍自由电子从基极流向集电极,因为基极区域的自由电子是少数载流子。
npn型晶体管 通过这种方式,电子从发射极流向集电极,因此集电极到发射极电流开始流动。由于基极区出现的空穴很少,一些来自发射极区的电子将与这些空穴复合并产生基极电流。基极电流比集电极到发射极的电流要小得多。

当从发射极迁移的部分电子产生基极电流时,其余的大部分电子通过集电极产生电流。通过发射极的电流叫发射极电流,通过集电极的电流叫集电极电流,流过基极的电流叫基极电流。因此在这里发射极电流是基极电流和集电极电流的总和。

现在让我们增加施加的基极电压。在这种情况下,由于发射极-基极结正电压的增加,更多的自由电子将从发射极区到基极区,具有更多的动能。这导致集电极电流成比例地增加。这样,通过控制一个小的基极信号,我们就可以控制一个相当大的集电极信号。这就是晶体管的基本工作原理。

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