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双极晶体管的工作原理

作者: 发布时间:2019/5/9 来源:网络整理 浏览量:23 相关关键词: 电子元器件 晶体管

     BJT(又名双极晶体管)的基本工作原理是发射极结(J1)和集电极结(J2)之间的相互作用。当BJT的基极与发射结悬浮或短路时,集电极之间的电压为正偏置,即UCE>0,集电极结(J2)处于反偏压状态,承受外部偏压,发射结不提供电子,整个BJT不通电。处于正阻塞状态。

      此时,在BJT基极和发射极之间施加正向电压,即UBE>0。发射结的正偏压引起的少数载流子注入效应使发射区中的电子穿过发射结进入人的基区。当电子深入基区时,许多电子与基区的空穴复合,由于复合而损失的空穴由基区接触补充。如果基区的宽度远小于电子的扩散长度,则相当数量的电子到达集电结(J2),在那里它们被电场俘获并运输到集电区。结果,电流开始流过电路,导通状态下的BJT的能带如图1所示。

双极晶体管-元器件交易网深铭易购

 

      通过集电极结的电子,减小集电极结的压降,在集电极区产生电导调制效应,减小集电极区的电压降。当基极间电压足够大时,BJT工作在饱和导通状态,进入饱和导通状态后集电极电压很低。集电极电流仅取决于外部电路的阻抗,不再由基极控制。BJT工作在饱和状态,集电极的电流仅由外部电路的阻抗决定,不再由基极控制。这是双极功率晶体管和用作信号处理的晶体管之间最大的区别。

      通过对PN结的分析可知,基极发射极电压UBE决定了发射极结的注入电平,即集电区的电流被调节。当基极驱动器被移除,也就是基极发射器之间的电压被移除时,BJT电流迅速下降,因为没有更多的电子被注入基极,剩余的多余电子不能与空穴结合或流向收集器。同时,集电极结返回到外部反向偏置电压的状态,BJT被关闭。

导电状态下PN结附着的载流子分布-电子元器件网上商城深铭易购

 

      以上是通过基极发射电压ube(又称基极电流)控制bjt传导和关闭的基本工作原理。计算结果可用于分析两个pn结的影响。在传导状态下的两个pn结附近的载流子分布如上图所示。下图显示了相应的bjt中电子和孔的分布情况。

导电双极晶体管中的载流子分部-电子元器件现货网深铭易购

 

       在图中,电子电流的方向与电流方向相反,而孔流的方向与电流方向相同。IB、IC和IE分别是BJT、集电极和发射极电流的基极。IPE和INE是通过发射结的空穴和电子电流。INC是在INN中通过集电极结的电子电流的一部分。I0C是偏置条件下集电极结的漏电流,比其它电流小得多,可以忽略。

        对于流过发射极结的电流由两部分组成,并且发射极结的注入效率为γ,则

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      如果少数电子与基极上的电子空穴发生复合,则电流线中最终能通过集电极进入集电极的电流为inc,这被视为电子通过基极“传输”到集电极。因此,运输系数b定义为

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      显然,系数也小于1。根据b和γ,可以定义bjt的当前放大系数α为

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     此时,考虑到

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     则有

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      系数α本质上反映了BJT中两个PN结之间的相互作用和相互作用的影响。一般来说,α不是一个固定的常数,它会受到许多因素的影响,如BJT中的电流、器件的结温等。从上面的公式可以看出,没有基极电流的BJT将不会通电,除非发生反向集电极结击穿。这是三层双结晶体管的基本特性。典型的BJT电流放大系统随集电极电流和结温的变化曲线如下图所示。

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        以上是双极性晶体管的基本工作原理。希望对你了解双极晶体管有所帮助,当然有电子元器件方面的需求也可以在深铭易购商城上看看!

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