PNP型三极管内部载流子的传输过程及电流放大原理

1、第卷第期 甘诸高汗矛报 自然科学版 型三极管内部载流子的 传输过程及电流放大原理 魏秀芳 兰州师范高等专科学校物理系 张国恒 甘肃兰州 西北民族学院物理系 甘肃兰州 摘要 关键词 半导体三极管按其结构可分为 型和型 两种 , 但现有各类书籍都只讨论了 型三极管的工作原理本文针对型三极管的结构讨论它的内部载流子的伟 愉过程及电流放大原理 型三极管载流子电流放大 型三极管的结构和电路符号 结构示意图附图 电路符号图附图 、州目 发发发发基 射射射射区集集 区区区区区区 电电 区区 尸 户 二日 旧符号新符号 图 三极管内部电流分配的物理过程 型三极管的基本放大电路连接图附图 。 其中 基极偏置直流

2、电源 , 它使发射结处于正向偏置状态 。 集电极供电电源 , 它的作用是使集电结反向偏置 , 并给集电极回路提供全部功耗 。 下标 “” 指空穴 , “ ” 电子 下标 , ” 指电子 , “” 空穴 在图所示放大电路下 , 三极管内部载流子的运动规律可 以分以下三个过程加以 说明 , 如图所示 。 发射区向基区注入空穴的过程 魏秀芳 型三极管内部载流子的传输过程及电流放大原理 第卷第期 一 在发射结正向偏置时 , 发射区的多数载流子空穴大量向基区扩散 , 形成空穴电流 集 鸯 发 射 结 方川 土 丁 丫 得 图 此同时 , 基区内的电子也在结电压 坛坛 。之 之 、曰乙乙 含含 详详详详详

3、详 几几几 仁二 二厂二二 口口 团团团 艺立立占占 占占 ,。 工 工 士 士士 之 。 下扩散到发射区 , 形成电子电流 。, 发射极总电流 为 。 制造时发射结做成加结 , 使发射区的掺杂浓度大于基区掺杂浓度二对三个数量级 , 所以有 碑 。, 。” 空穴在基区的扩散和复合过程 由发射区来的空穴注入基区后 , 就在基区靠近发射结的边界积累起来 , 在基区中形成 一定 的空穴浓度梯度 , 靠近发射结附近的浓度最高 , 离发射结越远浓度越小 。 所以空穴就 要向集电结方 向扩散 , 在扩散时又会与基区中的电子产生复合形成电流 三极管的电流放大能力决定于基区内载流子的扩散与复合的比例 , 扩散

4、部分所 占比重 越大 , 则三极管的电流放大能力就愈大 , 所以在制造时基区宽度很薄 , 集电结面积比较大 , 使空穴在基区中经过的路程很短 , 加之基区掺杂浓度很低 , 因而空穴在扩散过程中复合掉 的数量很少 , 大部分都能到达集电结 。 集 电区收集扩散来的空穴 集电结反偏 , 这有利于结两边少数载流子的漂移运动 。 首先基区扩散到集电结边缘的 空穴受强电场作用而很快地漂移过集 电结为集电区所收集 , 形成集电流极主要 电流 另一方面 , 在结电场作用下 , 基区和集电区内原有的少数载流子空穴和电子的漂移运动形 成集电极反向饱和电流 。 其方向从基区注入通过集电结 , 再从集电极流出 ,

5、该电流与 发射区无关 , 对放大作用没有贡献 , 且受温度影响很大 , 使管子工作不稳定 , 所以制造管 子时 , 总是尽量设法减小 坛 。 由上述可知基极电流 一 。 , 集 电极 电流 耳 。 可见三极管电流放大作用 的实质是在上述正确的偏置条件下 , 由三极管的结构特点 决定内部载流子 的运动规律 , 形成 以小的基极电流对大的集电极电流的控制关系 。 型三极管的电流分配关系 由图可得出三极管各极 电流的基本关系 第卷第期 甘诸离年矛才枉 自然科学版 匹 。“。 一”一 沐 。 灿 。 。 共发射极直流电流放大系数 下在基区 ,。 两部分 , 两者分配的比例关系 , 决定了三极管的电流放

6、大能力 , 所 占比重越大 , 说明电流放大能力越强 , 所以定义下 为三极管的共发射极直流电流放大系数且有下 丘 业二丝凶 、玉 , 因此 。 。 下下 。 其中下反映了三极管的电流放大能力 , 下越大说明电流放大能力越强 。 式表明 。 包括两部分 , 其中下反映三极管电流的分配关系 , 由于这种关系 , 可以利用基极电流 的微小变化去控制集电极 电流按一定比例作相应的大幅度变化 , 其 中下由其定义可 知决 定于三极管的结构 , 一般在儿十到二 百之 间 , 所以有习 。 第二项 卜下 。 取决于少 数载流子形成的反向饱和 电流 、 它与环境温度有关 。 共基极直流 电流放大系数歹 。 定义厅 三 二 二止卫立 从而有 。 因此集电极电流可由发射极电流控制 ,。 略小于且 万 一般在 。 至之间 。 万 与下之间的关系下 竺 一瓦 二 ,二二二 交流共发射极 、 共基极 电流放大系数 、 值 肠 二二 , 、 一一 、, 二 , 一一一一 , , 一 , 河侧八阴边联似父但 盯父 快石叫伶协 丫户 下 、 下 , 一 吸 一 而 下 在线性区工作区域儿乎不随 而变 , 即 丝 一。 所以 二石 , 且 、 之间满足关系 , 一 从以上分析可知 , 型三极管的结构特点 , 决定内部载流子 的运动规律 , 形成以 小的基极电流对大的集电极电流的控制关系 , 实现其