當前位置:首頁 > 電源 > 功率器件
[導讀]對三極管放大作用的理解,切記一點:能量不會無緣無故的產(chǎn)生,所以,三極管一定不會產(chǎn)生能量。但三極管厲害的地方在于:它可以通過小電流去控制大電流。放大的原理就在于:

對三極管放大作用的理解,切記一點:能量不會無緣無故的產(chǎn)生,所以,三極管一定不會產(chǎn)生能量。

但三極管厲害的地方在于:它可以通過小電流去控制大電流。放大的原理就在于:通過小的交流輸入,控制大的靜態(tài)直流。假設三極管是個大壩,這個大壩奇怪的地方是,有兩個閥門,一個大閥門,一個小閥門。小閥門可以用人力打開,大閥門很重,人力是打不開的,只能通過小閥門的水力打開。

所以,平常的工作流程便是,每當放水的時候,人們就打開小閥門,很小的水流涓涓流出,這涓涓細流沖擊大閥門的開關,大閥門隨之打開,洶涌的江水滔滔流下。

如果不停地改變小閥門開啟的大小,那么大閥門也相應地不停改變,假若能嚴格地按比例改變,那么,完美的控制就完成了。

在這里,Ube就是小水流,Uce就是大水流,人就是輸入信號。當然,如果把水流比為電流的話,會更確切,因為三極管畢竟是一個電流控制元件。

如果某一天,天氣很旱,江水沒有了,也就是大的水流那邊是空的。管理員這時候打開了小閥門,盡管小閥門還是一如既往地沖擊大閥門,并使之開啟,但因為沒有水流的存在,所以,并沒有水流出來。這就是三極管中的截止區(qū)。

飽和區(qū)是一樣的,因為此時江水達到了很大很大的程度,管理員開的閥門大小已經(jīng)沒用了。如果不開閥門江水就自己沖開了,這就是二極管的擊穿。

在模擬電路中,一般閥門是半開的,通過控制其開啟大小來決定輸出水流的大小。沒有信號的時候,水流也會流,所以,不工作的時候,也會有功耗。而在數(shù)字電路中,閥門則處于開或是關兩個狀態(tài)。當不工作的時候,閥門是完全關閉的,沒有功耗。

結構與操作原理

三極管的基本結構是兩個反向連結的pn接面,如圖1所示,可有pnp和npn兩種組合。三個接出來的端點依序稱為射極(emitter, E)、基極(base, B)和集極(collector, C),名稱來源和它們在三極管操作時的功能有關。圖中也顯示出npn與pnp三極管的電路符號,射極特別被標出,箭號所指的極為n型半導體,和二極體的符號一致。在沒接外加偏壓時,兩個pn接面都會形成耗盡區(qū),將中性的p型區(qū)和n型區(qū)隔開。

 

 

圖1 pnp(a)與npn(b)

三極管的結構示意圖與電路符號。

三極管的電特性和兩個pn接面的偏壓有關,工作區(qū)間也依偏壓方式來分類,這里我們先討論最常用的所謂”

正向活性區(qū)”(forward active),在此區(qū)EB極間的pn接面維持在正向偏壓,而BC極間的pn接面則在反向偏壓,通常用作放大器的三極管都以此方式偏壓。圖2(a)為一pnp三極管在此偏壓區(qū)的示意圖。

EB接面的空乏區(qū)由于在正向偏壓會變窄,載體看到的位障變小,射極的電洞會注入到基極,基極的電子也會注入到射極;而BC接面的耗盡區(qū)則會變寬,載體看到的位障變大,故本身是不導通的。圖2(b)畫的是沒外加偏壓,和偏壓在正向活性區(qū)兩種情形下,電洞和電子的電位能的分布圖。

三極管和兩個反向相接的pn二極管有什么差別呢?其間最大的不同部分就在于三極管的兩個接面相當接近。以上述之偏壓在正向活性區(qū)之pnp三極管為例,射極的電洞注入基極的n型中性區(qū),馬上被多數(shù)載體電子包圍遮蔽,然后朝集電極方向擴散,同時也被電子復合。當沒有被復合的電洞到達BC接面的耗盡區(qū)時,會被此區(qū)內(nèi)的電場加速掃入集電極,電洞在集電極中為多數(shù)載體,很快藉由漂移電流到達連結外部的歐姆接點,形成集電極電流IC。

IC的大小和BC間反向偏壓的大小關系不大。

基極外部僅需提供與注入電洞復合部分的電子流IBrec,與由基極注入射極的電子流InB? E(這部分是三極管作用不需要的部分)。

InB E在射極與與電洞復合,即InB? E=IErec。pnp三極管在正向活性區(qū)時主要的電流種類可以清楚地在圖3(a)中看出。

 

 

圖2 (a)一pnp三極管偏壓在正向活性區(qū);(b)沒外加偏壓,和偏壓在正向活性區(qū)兩種情形下,電洞和電子的電位能的分布圖比較。

 

 

圖3 (a) pnp

三極管在正向活性區(qū)時主要的電流種類;(b)電洞電位能分布及注入的情形;(c)電子的電位能分布及注入的情形。

一般三極管設計時,射極的摻雜濃度較基極的高許多,如此由射極注入基極的射極主要載體電洞(也就是基極的少數(shù)載體)IpE? B電流會比由基極注入射極的載體電子電流InB E大很多,三極管的效益比較高。圖3(b)和(c)個別畫出電洞和電子的電位能分布及載體注入的情形。同時如果基極中性區(qū)的寬度WB愈窄,電洞通過基極的時間愈短,被多數(shù)載體電子復合的機率愈低,到達集電極的有效電洞流IpE? C愈大,基極必須提供的復合電子流也降低,三極管的效益也就愈高。

集電極的摻雜通常最低,如此可增大CB極的崩潰電壓,并減小BC間反向偏壓的pn接面的反向飽和電流,這里我們忽略這個反向飽和電流。

由圖4(a),我們可以把各種電流的關系寫下來:射極電流、基極電流、集電極電流。

本站聲明: 本文章由作者或相關機構授權發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫毥谦F公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務能7×24不間斷運行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務中斷的風險,如企業(yè)系統(tǒng)復雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務連續(xù)性,提升韌性,成...

關鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關鍵字: 華為 12nm EDA 半導體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關鍵字: 華為 12nm 手機 衛(wèi)星通信

要點: 有效應對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務引領增長 以科技創(chuàng)新為引領,提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強核心競爭優(yōu)勢...

關鍵字: 通信 BSP 電信運營商 數(shù)字經(jīng)濟

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術學會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術創(chuàng)新聯(lián)...

關鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(集團)股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關鍵字: BSP 信息技術
關閉
關閉