假設一個npn管,加一個ce電壓,那麼be不就是正偏,cb不就是反偏了嗎,發射集e的電子不就可以到達基極b,然後因為cb反偏,基極b的電子可以繼續到達集電極c了嗎,為什麼必須要有基極電流,到底有什麼作用?請指教。


今天凌晨看完世界盃決賽,天剛朦朦亮,怎麼也睡不著了,起來回答問題。

我們來看題主的問題:「假設一個npn管,加一個ce電壓,那麼be不就是正偏,cb不就是反偏了嗎?

我知道題主的問題點在哪裡了,他沒有意識到二極體是存在最小正嚮導通電壓的。

我們來看圖1:

圖1:三極體輸入迴路分析

我們看圖1的1圖。圖中有三隻電阻,分別是Rc、Rcb和Rbe。若此時流過的電流是Ic,則有:

U_{cb}=R_{cb}I_c,U_{be}=R_{be}I_c

注意看1圖中這兩個電壓的方向,均為上正下負。

如果Rcb的阻值很大,而Rbe的阻值很小,我們發現電壓的極性關係依然不變。

現在我們把這兩個電阻換穿NPN晶體管,如2圖所示。

2圖中,Dcb就是集電極與基極之間的PN結二極體,Dbe就是基極與發射極之間的PN結二極體。我們看到,集電極與基極之間的二極體是反向接法,而基極與發射極之間的二極體是正向接法。

簡單說來,晶體管的工作原理是這樣的:

集電極與基極之間的二極體是反向接法,它對於多數載流子來說是不能導通的,但對於少數載流子來說,卻是可以導通的。(試問:對於2圖:通過Dcb的少數載流子是空穴還是電子?)

基極與發射極之間的二極體是正向接法,它對集電結來說,構成了控制少數載流子電流的開關閘門,且此開關閘門是受到基極與發射極之間的電壓Ube來控制的。

正因為Ube控制了集電結少數載流子的通斷,也因此體現出晶體管的本質是電壓控制電流的元件。這裡的電壓就是Ube,而電流就是Ic。

明白了這個道理,我們再看1圖,我們會發現,當Rcb極大而Rbe極小時,Ic的值僅僅取決於電源電壓Ec與三隻電阻(Rcb、Rbe和Rc)之和的比值。

因此,對於2圖來說,如果Ube想要能控制Ic,則Ube必須外部輸入,而不能依靠系統自身構成的壓降。

我們看3圖。圖中是基極與發射極之間的二極體Dbe的正向特性。我們發現它存在最小值。低於此最小值,二極體將關斷。對於NPN晶體管來說,基極與發射極之間的導通電壓Uon是0.5V到0.7V。

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寫到這裡,我相信題主只要仔細思索我這段話,就能明白為何三極體基極需要外加控制電壓才能實現集電極電流的可控。


題主這樣想,我還是挺佩服,我就缺乏這種思考能力。

如果只在集電極上加個正向電壓,看起來是發射結正偏,集電結反偏,可是集電結反偏的話對應電阻可是很大的,電壓的絕大部分是降落在集電結上,發射結的電壓只要小於0.5伏,那電流就超小,跟斷路差不多。

發射結電流與電壓的關係,也就是發射結的伏安特性,就是二極體的伏安特性,是指數函數,所加的範圍在0.5到0.7伏的時候,電流可測,超過0.7,電流就不小了。

其實從二極體的電流公式可以看出來,所加電壓只要升高26毫伏,也就是0.026伏,那流過的電流就是之前的e倍,2.7倍嘍。就是這樣,所加電壓小於0.5伏時,電流太小,可以忽略不計的。


題主的意思是基集空置?

我覺得張老師的答案不錯,如果不外接基集(也就是你所說的不要基極電流),整個迴路的電壓大部分集中在集電結上(即 V_{bc} ),所以發射結電壓( V_{be} )很小,相應的發射結電流也很小,並且此時由於B懸空,發射結電流和集電結電流相等。 如果外接基級,在基級和發射級之間強制建立一個不小的電壓,那麼就可以產生很大的發射結電流。

題主,你思考下,基級懸空,三極體電路是不是相當於兩個二極體(一正接一反接)串聯電路?這時候迴路電流很小:被反結的二極體堵死了,也就是說電壓絕大部分被加在反向二極體上。 剩餘的電壓(也就是正向二極體兩端電壓)很小的,產生不了多大電流。

再囉嗦一句,三極體的基級和發射級之間的電壓 V_{be} 只負責產生很大電流,這麼大的電流絕大部分不能往基級走,全往集電結走了。 也就是說雖然基級不接收電流,但是人家產生電流(發射結電流)。


關於三極體,永遠不要理解為兩個二極體背對背或面對面。


be之間你可以看成一個二極體,需要0.7v的開啟電壓。其實三極體最好當成一個壓控電流源,不用考慮太多細節的東西。現代電路中信號處理用運放,開關用mosfet,igbt,gto,除了少數領域,已經很少會用三極體搭建電路了。

問題涉及雙極型管的反向特性,以及如何理解「背靠背」。

以npn為例,首先看正常工作狀態。不考慮耗盡區的複合以及反偏集電結的空穴流ICB0。在放大偏置下,發射結正偏,集電結強反偏。發射區的電子進入基區,基區空穴進入發射區。

但由於基區很薄(遠小於電子在基區的擴散長度),通俗地說大多數進入基區的電子還來不及複合就進入了集電結的耗盡區,被反偏的集電結掃走,這是集電極電流的主要組成部分。除此之外也有少量的電子在基區複合了,基區複合電流是基極電流的主要組成部分。從上面的分析可以定性得到npn的直流放大原理。但如果基區寬度很大,那麼管子就只能是兩個互不影響的二極體了,無法放大電流。

再看基極開路,C、E間加正電壓的情況。由於基極沒有外部電流的補充,集電區便沒有電子電流。因此CE間只有一個很小的反向穿透的空穴流ICE0


三極體的作用就是通過基極電流控制集電極電流呀,沒有基極電流,三極體有什麼用呢


cb反偏,所以沒電流經過。所以be也不會有電流。這不是順理成章的嘛?

你要把npn理解成兩個背靠背的三極體。


為什麼加一個CE電壓,BE就是正偏的?CB怎麼就反偏了?

BJT能夠放大的條件是啥?發射結正偏,集電結反偏,換言之,要想保持NPN處於放大區,集電極的電壓必須是最高的,基極次之,發射極最低,而且基極與發射極的壓差最少要大於0.7V。而且這個Uce電壓是不需要很大就能完全抽取經過基區來自發射極的幾乎所有的載流子的(具體原理可參考半導體器件物理)。

看你的迷惑,你是沒有還沒有搞懂NPN管子的輸入輸出特性(尤其是共射極)你先把NPN BJT的輸入輸出關係函數曲線的自變數、因變數看一看,這個有助於你理解。

以上是愚見。


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