PNP三极管工作原理入门

从空穴流动方向、电位关系到电流放大作用,带你快速看懂 PNP 三极管的工作原理,适合模拟电路入门。

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电源vcc先通过正极向发射极(P)输送空穴,由于电源电场力过于强大(硅0.7v,锗0.3v),电源电场力抵消了pn结之间的内建电场,耗尽层被突破了,原先电源输送的空穴越过耗尽层进入基极,由于基区(N)只参杂了少部分的五价元素,所以里面只能拥有少量的自由电子,电源负极接基极,电源向基极源源不断输送着电子,在基区内电源负极输送的全部电子与电源正极输送的小部分空穴复合消失形成Ib电流,之后由于基区太薄太小能承载的自由电子不足不能全部与电源输送的空穴复合,所以大部分空穴就被电源的电场力推动到集电区(P)边缘,因为集电极(P)一端连接着电源的负极,电源负极向集电极输送着源源不断的电子,集电区靠近电源的那一端空穴最先和电源的电子复合,然后由于集电区内空穴与电子复合消失之后空出来了一个位置,所以远离电源那一端的在集电区里面的空穴就被电场力推着移动填补空缺的位置与电源的电子复合,这样就产生了电流Ic,通过观察得知,电源负极需要和集电极和基极连接,产生足够的电场力使载流子越过耗尽层,因为高电位向低电位输送空穴,低电位向高电位输送电子,看向发射极和基极的电位关系,要使电源向基极发射空穴,就需要发射极的电位比基极高,只需要高于二极管压降(硅0.7v,锗0.3v),再往下看,大部分空穴需要从基区继续进入集电区,所以集电极电位应低于基极,总结是Ve>Vb>Vc,那么由此又引出了另一个问题,为什么三极管可以小电流控制大电流,看在基极里面发生的事情,事实上在基极里并不是处处存在电子,还存在许多空隙,假设电子占三分之一,空隙占三分之二,那么我们加大Veb电压,使得空穴与电子在基区不断复合,由于复合之后缺少载流子就需要外部补充,我们规定电流方向是正电荷移动方向,所以Ib和Ic箭头向外,Ie箭头向内。实际情况下,到达基区的空穴只有少部分与电子复合,形成较小的基极电流Ib;大部分空穴越过基区到达集电区,形成较大的集电极电流Ic。因此发射极电流满足Ie=Ic+Ib,常说的共射极电流放大系数是β=Ic/Ib,而不是Ic/Ie。β会随器件、温度和工作点变化,并不是固定不变的。

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