晶体管内部的电流分配关系和放大原理

晶体管内部的电流分配关系和放大原理

要使晶体管正常工作且具有放大功能，就必须给集电结和发射结加上合适的电压。发射结加正向偏压UBE(正向偏压一般不大于1V)，才能使发射区的多数载流子注入基区，给集电结加上较大的反向电压（反向电压一般在几伏到几十伏），保证发射区注入到基区并扩散到集电结边缘的载流子被集电区收集，形成集电极电流。为实现晶体管的正常工作，就要保证发射结加正向偏压，集电结加反向电压，这是晶俸管放大的外部条件。晶体管有三种不同的连接方式：共发射极接法、共集电极接法、共基极接法，如图1.4.3所示。无论哪种接法，发射结正向偏压，集电结反向偏压是最基本的和必须满足的要求。下面以NPN管的共基极接法为例，讨论晶体管内部载流子的运动和电流分布情况。1．载流子的运动规律内部载流子的运动可分为三部分，如图1.4.4所示。1)发射区向基区注入载流子的过程发射结正向偏压，使PN结变薄，阻抗减小，扩散运动得以加强。发射区的多数载流子（电子）在发射结电场作用下，源源不断地向基区注入，形成发射极电流IEN。与此同时，基区的多数载流子（空穴）也在电场力的作用下，越过PN结扩散到发射区，形成电流IEP。流过发射结的电流j。，应为电子电流IEN和空穴电流IEP之和。但由于发射区掺杂浓度高，基区掺杂浓度低且很薄，一般讨论图1.4.4内部载流子传输过程时，注入发

射区的空穴形成的电流IEP比起注入到基区的电子电流IEN 来说可以忽略不计。即IE主要是发射区向基区注入的载流子所形成的电流IE=IEN +IEP～IEN 2)电子在基区的扩散和复合过程发射区的多子电子扩散注入到基区后，在靠近发射结边缘附近密集，形成从发射结到集电结的密度梯度分布。这种梯度分布促使电子在基区内继续向集电结方向扩散。

基区内电子在扩散的同时，一部分与基区空穴相遇并复合，复合所需的空穴由电源UBE提供，基区内空穴基本保持不变，复合形成电流IBP。晶体簪内部的扩散与复合，是一对特殊的矛盾，其放大能力取决于两者的比例关系。在制造晶体管时，为使注入基区的电子绝大部分能到达集电结，故基区做得很薄，且掺杂浓度很低，减少电子与空穴的复合几率。

3)集电极收集电子的过程集电结上所加的反向电压，使集电结形成很强的电场。基区中扩散到集电结附近的电子，在强电场的作用下，迅速漂移越过集电结进入集电区，形成流入集电极的电流ICN。与此同时，集电结反向偏压作用，使基区和集电区的少数载流子漂移过集电结，形成反向漂移电流ICBO。反向漂移电流从集电区注入基区，并由基极流出，与发射区无关，对电流放大没有贡献。但它受温度影响很大，是影响晶体管稳定性的一个主要因素。2．晶体管电流分配关系从前面的讨论，可以绘出电流分配图1.4.5。电流分配关系为：发射极电流IE =IEN+IFP≈JEN基极电流IB

=IEP+IBP-ICBO≈113P - ICBO 集电极电流Ic=Icn+Icbo由外部电路得晶体管三个电极的电流关系为IE =IB+IC