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晶体管结构与工作原理

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晶体三极管知识 晶体三极管作为重要的半导体器件,其基本结构和工作原理需要掌握。下面具体介绍。 三极管的基本结构是两个反向连结的pn 接面,如图1 所示,可有pnp 和npn 两种组合。三个接出来的端点依序称为射极(emitter, E)、基极(base, B)和集 极(collector, C),名称来源和它们在三极管操作时的功能有关。图中也显示出 npn 与 pnp 三极管的电路符号,射极特别被标出,箭号所指的极为n 型半导体, 和二极体的符号一致。在没接外加偏压时,两个pn 接面都会形成耗尽区,将中 性的p 型区和n 型区隔开。 图1 pnp(a)与 npn(b)三极管的结构示意图与电路符号。 三极管的电特性和两个pn 接面的偏压有关,工作区间也依偏压方式来分类,这里 我们先讨论最常用的所谓”正向活性区”(forward active),在此区 EB 极间的pn 接 面维持在正向偏压,而 BC 极间的pn 接面则在反向偏压,通常用作放大器的三极管 都以此方式偏压。图2(a)为一 pnp 三极管在此偏压区的示意图。 EB 接面的空乏 区由于在正向偏压会变窄,载体看到的位障变小,射极的电洞会注入到基极,基 极的电子也会注入到射极;而 BC 接面的耗尽区则会变宽,载体看到的位障变大, 故本身是不导通的。图2(b)画的是没外加偏压,和偏压在正向活性区两种情形 下,电洞和电子的电位能的分布图。 三极管和两个反向相接的pn 二极管有什么差别呢?其间最大的不同部分就在 于三极管的两个接面相当接近。以上述之偏压在正向活性区之 pnp 三极管为例, 射极的电洞注入基极的n 型中性区,马上被多数载体电子包围遮蔽,然后朝集电极 方向扩散,同时也被电子复合。当没有被复合的电洞到达 BC 接面的耗尽区时, 会被此区内的电场加速扫入集电极,电洞在集电极中为多数载体,很快藉由漂移电流 到达连结外部的欧姆接点,形成集电极电流 IC。 IC 的大小和BC 间反向偏压的大小 关系不大。基极外部仅需提供与注入电洞复合部分的电子流 IBrec,与由基极注入 射极的电子流 InB? E(这部分是三极管作用不需要的部分)。 InB? E 在射极与与电 洞复合,即 InB? E=IErec。pnp 三极管在正向活性区时主要的电流种类可以清楚地 在图3(a)中看出。 图2 (a)一pnp 三极管偏压在正向活性区;(b)没外加偏压,和偏压在正向 活性区两种情形下,电洞和电子的电位能的分布图比较。 图 3 (a) pnp 三极管在正向活性区时主要的电流种类;(b)电洞电位...

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