晶体管的工作原理

市场上有不同类型的晶体管,但是为了理解,我们将考虑一个共同的发射器模式NPN晶体管。为此,让我们回顾一下npn双极结晶体管的基本结构特征。它的发射极区域是重掺杂且更宽的,因此自由电子(多数载流子)的数量在这里很大。

集电极区域也更宽,但它是适度掺杂的,因此自由电子的数量不如发射极区域多。基极区域扩散在较宽的发射极和集电极区域之间,但基极区域与外部发射极和集电极区域相比相当薄,而且它是非常轻的掺杂,所以这里的空穴(大多数载流子)数量相当少。NPN结双极晶体管现在,我们在发射器和收集器之间连接一个电池。晶体管的发射极端子连接到电池的负极端子。因此,发射极基结变为正向偏置,基本集电极结变为反向偏置。无偏的晶体管在这种情况下,没有电流将流过设备。在进入设备的实际操作之前,请记住NPN晶体管的结构和掺杂细节。在这里,发射极区域更宽,非常重掺杂。因此,晶体管的该区域中多数载体(游离电子)的浓度非常高。

另一方面,基部区域非常薄,其在少量微米的范围内,而发射器和集电极区域位于毫米的范围内。中间p型层的掺杂非常低,因此,该区域存在非常小的孔。收集器区域较宽,因为我们已经告诉并掺杂这里是该区域中存在的中等和适度的自由电子。
晶体管工作
在两个地方滴加发射器和收集器之间的整个电压。在硅制成晶体管的情况下,在发射极基结的前向阻挡电位处于向前屏障电位,这是约0.7伏。施加电压的静止部分被滴落在基座集电界线上的反向屏障。

无论如何是所述器件上的电压,所述发射极基结两端的前屏障电位总是保持0.7伏,并且源电压的其余电压作为反向阻挡电位越过基础集电极结构。

这意味着没有集电极电压可以克服前向阻挡电位。因此,理想情况下,发射极区域中的任何自由电子都不能越过前向阻挡电位,并且可以到达基部区域。由于晶体管的结果将表现为截止开关。

NB: -在这种情况下,晶体管不导电,在外部电阻将没有电压下降,因此整个源电压(V)将下降通过结,如图所示。

现在让我们看看如果我们在设备的基极施加一个正电压会发生什么。在这种情况下,基极发射极结被单独正向电压,当然,它可以克服势垒,因此大多数航空公司,也就是说,自由电子在发射器将十字架基地区域的结,他们很少数量的重组一个洞。

但是由于跨越结的电场,从发射极区域迁移的自由电子获得动能。基部区域如此薄的是,来自发射器的自由电子没有足够的时间来重新组合,因此通过反向偏置的耗尽区域并最终来到集电区。由于基座集电极交界处存在具有逆向屏障,因此由于基区域中的游离电子是少数载体,它不会阻碍来自基座到收集器的自由电子的流动。
NPN晶体管以这种方式,电子从发射器流到集电极,因此收集器到发射极电流开始流动。由于存在很少存在的孔,其中一些来自发射极区域的电子将与这些孔重新结合并贡献基极电流。该基极电流远小于收集器到发射极电流。

由于从发射极迁移的电子中有一部分贡献了基极电流,其余的大部分贡献了通过集电极的电流。通过发射极的电流称为发射极电流,通过集电极的电流称为集电极电流,流过基极的微小电流称为基极电流。因此发射极电流是基极电流和集电极电流之和。

现在让我们增加施加的基极电压。在这种情况下,由于沿发射极-基极结正向电压的增加,更多的自由电子将以更大的动能从发射极区域进入基极区域。这导致集电极电流按比例增加。这样,通过控制一个小的基信号,我们可以控制一个相当大的集电极信号。这是晶体管的基本工作原理。

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