1三极管的电流放大作用

1．三极管放大条件

三极管的电流放大作用与三极管内部PN结的特殊结构有关。如图1- 27和图1- 28所示，三极管犹如两个反向串联的PN结，如果孤立地看待这两个反向串联的PN结，或将两个普通二极管串联起来组成三极管，是不可能具有电流的放大作用的。三极管若想具有电流放大用，则在制作过程中一定要满足以下内部条件：

①为了便于发射结发射电子，ICS8248DF-39发射区半导体的掺杂浓度远高于基区半导体的掺杂浓度，且发射结的面积较小。

②发射区和集电区虽为同一性质的掺杂半导体，但发射区的掺杂浓度要高于集电区的掺杂浓度，且集电结的面积要比发射结的面积大，便于收集电子。

③联系发射结和集电结两个PN结的基区非常薄，且掺杂浓度也很低。

上述的结构特点是三极管具有电流放大作用的内因，要使三极管具有电流的放大作用，除了三极管的内因外'还要有部条件，要实现电流放大，必须做到：①三极管的发射结为正向偏置；②集电结为反

向偏置。这是三极管具有电流放大作用的外部条件。下面以NPN型三极管为例，分析其内部载流子的运动规律——即电流分配和放大的规律。

2．三极管内部载流子的运动情况及电流放大作用

图1- 29中的U BB是基极电源，使三极管的发射结处在正向偏置的状态，Ucc是集电极电源，作用是使三极管的集电结处在反向偏置的状态，Rb是基极电阻，Rc是集电极电阻。三极管内部载流子运动情况的示意图如图1- 29所示。图中，载流子的运动规律可分为以下的几个过程。

(1)发射区向基区发射电子

发射结处在正向偏置，使发射区的多数载流子（自由电子）不断地通过发射结扩散到基区，即向基区发射电子。与此同时，基区的空穴也会扩散到发射区，由于两者掺杂浓度上的悬殊，形成发射极电流I E的载流子主要是电子，电流的方向与电子流的方向相反。发射区所发射的电子由电源Ec的负极来补充。

(2)电子在基区中的扩散与复合

扩散到基区的自由电子，开始都聚集在发射结附近，浓度较高，靠近集电结的自由电子很少,形成浓度差别，自由电子继续向集电结方向扩散。扩散过程中将有一小部分与基区的空穴复合’形成电流IB N.同时，基极电源EB不断地向基区提供空穴，形成基极电流IB。两者基本相等,由于基区掺杂的浓度很低，且很薄，在基区与空穴复合的电子很少，所以，基极电流IB也

很小。扩散到基区的电子除了被基区复合掉的一小部分外，大量的自由电子继续扩散到靠近集电结的基区边缘。

(3)集电结收集电子的过程

反向偏置的集电结在阻碍集电区向基区扩散电子的同时，可将扩散到靠近集电结的基区边缘的自由电子拉入集电区，形成电流ICN。集电极收集到的电子由集电极电源Ec吸收，形成集电极电流Ic。IC N基本上等子集电极电流Ic。

此外,集电结反偏，在内电场作用下，极电区少数载流子空穴和基区少子电子将发生漂移运动，形成电流I CBO，其值很小，构成极电极及基极电流的一小部分，它与外加电压无关但受温度影响较大。

对于PNP管，三个电极产生昀电流方向正好与NPN管相反。其内部载流子的运动情况与此类似。由节点电流定律可得，三极管三个电极的电流I E、I B、Ic。之间的关系为

Ic=I CN+I CBO

I B=I BN-I CBO

I E=I CN+I BN=I C+l B

三极管的特殊结构使载流子运动过程中从发射区扩散到基区的电子中只有很少一部分在基区复合，绝大部分到达集电区，说明IE中的两部分I BN份额很小，I CN份额很大，比值用p表示

β=I CN/I BN=I C-I CBO/I B+I CBO≈I C/I B

Ic远大于I B，β称为三极管的直流电流放大倍数。它是描述三极管基极电流对集电极电流控制能力大小的物理量，p大的管子，基极电流对集电极电流控制的能力就大。β是由晶体管的结构来决定的，一个管子做成以后，该管子的卢就确定了。I CBO称为集电结反向饱和电流，I CEO称为穿透电流。当I CBO可以忽略时，上式可简化为I C≈βIB 把集电极电流的变化量与基极电流的变化量之比，定义为三极管的共发射极交流电流放大系数卢，体现了三极管的电流放大能力，其表达式为β=△I C/△I B