要解釋三極管導(dǎo)電機理,必須弄明白其基本結(jié)構(gòu)和電子走向。如圖所示,NPN三極管的基極是一段很窄的P型半導(dǎo)體,兩端是由N型半導(dǎo)體組成的發(fā)射極和集電極。這兩個電極的名字也是相當(dāng)形象的,發(fā)射極發(fā)射電子,集電極收集電子。
基極和發(fā)射極之間施加的是正向偏置電壓,其目的是使發(fā)射極中的電子在電場的作用下漂移到基極。這些電子到達(dá)基極后,部分電子與空穴復(fù)合形成電流IB,因為基極窄,所以復(fù)合的只是很小一部分,IB也就很小。又因為集電極和基極之間施加的是反向偏置,所以達(dá)到基極的大部分電子會在這一電場作用下漂移到集電極形成IC。
在書中,IC和IB之間的關(guān)系是IC=βIB,現(xiàn)在假設(shè)β=99,就可以理解成發(fā)射極發(fā)射100個電子,有1個電子與空穴復(fù)合形成IB,有99個電子到達(dá)集電極形成IC,這個效果就像是IB被放大了99倍。因為在兩個過程中的電子漂移方向是一致的,所以從發(fā)射極流出的IE=IC+IB,因為IB的電流很小,所以有IE=αIC(α≈1)。
綜上所述,如果把這個過程看作一個黑盒的話,就可以簡單看成是發(fā)射極發(fā)射電子,集電極收集電子。
VCE=VCB+VBE,可以用VBE衡量發(fā)射電子的能力,用VCB衡量吸收電子的能力,具體表現(xiàn)如下圖所示。
在VCE相同的情況下,VBE大的三極管發(fā)射電子的能力更強,形成的電流更大;在VBE一定的情況下,電流會隨著VCE的增加(也就是吸收電子能力)而增加,但是當(dāng)VCE到達(dá)一定值后,電流出現(xiàn)飽和,其原因就是發(fā)射電子的能力是有限的,發(fā)射的電子幾乎全部在集電極被收集,電流無法繼續(xù)增大。
簡單來說,VBE決定了電流的上限,VCE盡可能地發(fā)揮上限。
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