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發(fā)布日期:2022-10-09 點擊率:60
隨著科學技的發(fā)展,電子技術的應用幾乎滲透到了人們生產生活的方方面面。晶體三極管作為電子技術中一個最為基本的常用器件,其原理對于學習電子技術的人自然應該是一個重點。三極管原理的關鍵是要說明以下三點:

1、集電結為何會發(fā)生反偏導通并產生Ic,這看起來與二極管原理強調的PN結單向導電性相矛盾。
2、放大狀態(tài)下集電極電流Ic,為什么會只受控于電流Ib而與電壓無關;即:Ic與Ib之間為什么存在著一個固定的放大倍數(shù)關系。雖然基區(qū)較薄,但只要Ib為零,則Ic即為零。
3、飽和狀態(tài)下,Vc電位很弱的情況下,仍然會有反向大電流Ic的產生。
很多教科書對于這部分內容,在講解方法上處理得并不適當。特別是針對初、中級學者的普及性教科書,大多采用了回避的方法,只給出結論卻不講原因。即使專業(yè)性 很強的教科書,采用的講解方法大多也存在有很值得商榷的問題。這些問題集中表現(xiàn)在講解方法的切入角度不恰當,使講解內容前后矛盾,甚至造成講還不如不講的 效果,使初學者看后容易產生一頭霧水的感覺。
一、 傳統(tǒng)講法及問題:
傳統(tǒng)講法一般分三步,以NPN型為例(以下所有討論皆以NPN型硅管為例),如示意圖A。1.發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子;2.電子在基區(qū)的擴散與復合;3.集電區(qū)收集由基區(qū)擴散過來的電子。”(注1)

問題1:這種講解方法在第3步中,講解集電極電流Ic的形成原因時,不是著重地從載流子的性質方面說明集電結的反偏導通,從而產生了Ic,而是不恰當?shù)貍戎?強調了Vc的高電位作用,同時又強調基區(qū)的薄。這種強調很容易使人產生誤解。以為只要Vc足夠大基區(qū)足夠薄,集電結就可以反向導通,PN結的單向導電性就 會失效。其實這正好與三極管的電流放大原理相矛盾。三極管的電流放大原理恰恰要求在放大狀態(tài)下Ic與Vc在數(shù)量上必須無關,Ic只能受控于Ib。
問題2:不能很好地說明三極管的飽和狀態(tài)。當三極管工作在飽和區(qū)時,Vc的值很小甚至還會低于Vb,此時仍然出現(xiàn)了很大的反向飽和電流Ic,也就是說在Vc很小時,集電結仍然會出現(xiàn)反向導通的現(xiàn)象。這很明顯地與強調Vc的高電位作用相矛盾。
問題3:傳統(tǒng)講法第2步過于強調基區(qū)的薄,還容易給人造成這樣的誤解,以為是基區(qū)的足夠薄在支承三極管集電結的反向導通,只要基區(qū)足夠薄,集電結就可能會失去PN結的單向導電特性。這顯然與人們利用三極管內部兩個PN結的單向導電性,來判斷管腳名稱的經驗相矛盾。既使基區(qū)很薄,人們判斷管腳名稱時,也并沒有 發(fā)現(xiàn)因為基區(qū)的薄而導致PN結單向導電性失效的情況。基區(qū)很薄,但兩個PN結的單向導電特性仍然完好無損,這才使得人們有了判斷三極管管腳名稱的辦法和根 據。
問題4:在第2步講解為什么Ic會受Ib控制,并且Ic與Ib之間為什么會存在著一個固定的比例關系時,不能形象加以說明。只是從工藝上強調基區(qū)的薄與摻雜度低,不能從根本上說明電流放大倍數(shù)為什么會保持不變。
問題5:割裂二極管與三極管在原理上的自然聯(lián)系,不能實現(xiàn)內容上的自然過渡。甚至使人產生矛盾觀念,二極管原理強調PN結單向導電反向截止,而三極管原理則又要求PN結能夠反向導通。同時,也不能體現(xiàn)晶體三極管與電子三極管之間在電流放大原理上的歷史聯(lián)系。
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