C1 · BJT
BJT 工作原理:小手柄掌控大电流
用极小的基极电流驾驭大得多的集电极电流,就是晶体管。亲手升高基极电流,看集电极电流以固定倍数随之增大。
升高基极电流,放大集电极电流
左侧发射极把载流子注入基区。基区很薄,几乎全被扫入右侧集电极,只有极少经基极端子流出。升高基极电流,集电极电流便以很大倍数变粗。
基极电流 IbIb = 2 μA
小 Ib 控制大 Ic
Ib = 2 μA → Ic = 0.2 mA
β = Ic / Ib = 100
基极电流几乎为零。发射极几乎不送出载流子,集电极也不导通。
几乎截止
夹着薄基区的两个结
BJT 由两个 pn 结背靠背贴成。中间是薄基区,一侧是重掺杂的发射极,另一侧是集电极。工作时发射结正偏、集电结反偏。它与简单把两只二极管接起来的不同之处,正在于基区非常薄。
薄基区是秘密
正偏的发射结向基区注入海量载流子。基区薄且轻掺杂,这些载流子穿越时几乎不复合。于是反偏集电结的强电场把它们几乎全数扫入集电极。在基区复合、经基极端子流出的约为百分之一,那一小份正是基极电流。
电流控制:小手柄,大电流
由于复合比例恒定,集电极电流始终是基极电流的同一倍数。这个倍数就是电流增益 β,通常约为一百。基极电流稍升,集电极电流便以 β 倍随之上升。用基极电流这个小手柄掌控大的集电极电流,这种电流控制正是后续单元中放大的基础。
观察Ic = β Ib
集电极电流是基极电流的 β 倍。
选择Ie = Ic + ?
发射极电流是集电极与基极电流之和。
填空Ie = (β + ?) Ib
合起来,发射极是基极电流的 (β+1) 倍。
自己来α = Ic / Ie = β / ?
α 是集电极除以发射极,接近 1。
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每次升高基极电流,集电极电流便以很大倍数变粗。决定粗细的,是薄基区。发射极注入的载流子穿越薄基区而不复合,几乎全被扫入集电极。漏向基极的一小撮是基极电流,奔向集电极的一束是集电极电流,两者之比就是 β。用小手柄掌控大电流,这种电流控制正是晶体管的本质。
BJT 是夹着极薄基区的两个 pn 结。正偏的发射极把载流子注入基区,基区薄使大部分不复合便被扫入反偏的集电极。于是小的基极电流控制 β 倍大的集电极电流(Ic = β Ib)。这个电流增益是放大的基础,且 Ie = (β+1) Ib,α = β/(β+1) ≈ 1。
接下来的脉络
你已握住电流增益。但要用它,必须先把晶体管置于已导通的状态,即停在合适的基极、集电极电流流过的一点上。下一单元用电阻设定那个工作点:直流偏置。放大信号之前,先造出放大它的位置。