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電晶體 工作原理

電晶體 工作區域 表格整理

截止區(Cut off)

NPN電晶體結構接合

1.BE二端加上逆向偏壓

2.BC二端加上逆向偏壓

工作區(放大區)

NPN電晶體

1.BE二端加上順向偏壓

2.BC 二端加上逆向偏壓

  • VBE < Vcut-in (約0.5V)
  • B-E界面不導通,Emitter無法發射電子,所以:IB= IC= IE= 0
  • 因此利用VBE < Vcut-in可以控制IC,強迫它為零。

  • VBE > Vcut-in且VCE >= 0.3V
  • IC單獨由VBE控制

  • IB和IC呈比例關係:

  • 在主動模式時,我們一般假定VBE = 0.7V,再利用以上的關係,便可以分析電路得到各電壓電流。

飽和區(saturation)

NPN電晶體結構接合

1.BE二端加上順向偏壓

2.BC二端加上順向偏壓

  • VBE > Vcut-in且0<=VCE < 0.3V
  • B-E界面導通,Emitter開始發射電子進入Base。
  • IC受VBE和VCE控制

為了簡化分析,我們通常作以下兩個假定:

1.電晶體B極與E極端電壓約為0.7V

2.電晶體C極與E極端電壓約為0.2V

電晶體 三個操作區

forward active

saturation

cut off

電流參數關係

電晶體構造

  • 電流增益(current gain)。
  • 電流增益是指輸出端與輸入端的電流比值通常我們所指的都是BJT 在順向活性區的值。
  • 就共基極組態而言,輸出端集極電流比上輸入端的射極電流,就稱為共基極電流增益(common-base currentgain),這個比值恰好就是 。
  • 對共射極組態而言,共射極電流增益(common-emitter current gain),記做 ,是指這時輸出端的集極電流Ic比上輸入端的基極電流,即入端的基極電流,即
  • 一般 BJT 的IB 遠小於Ic,故 是一個很大的值,大概在數十到數百之間,甚至有些特殊設計的BJT 可達數千以上。

BJT 的基本結構是兩個反向連結的pn 接面,如圖2 所示,可有pnp 和npn兩種組合。三個接出來的端點依序稱為射極(emitter, E)、基極(base, B)和集極(collector, C),名稱來源和他們在電晶體操作時的功能有關。圖中也顯示出npn 與pnp 電晶體的電路符號,射極特別被標出,箭號所指的極為n 型半導體,和二極體的符號一致。在沒接外加偏壓時,兩個pn 接面都會形成空乏區,將中

性的p 型區和n 型區隔開。

什甚麼是電晶體?

電晶體種類很多,依工作原理可粗分為雙極性接面電晶體(bipolar junction transistor, BJT) 和場效電晶體(field effect transistor, FET),前者是利用兩個很接近的pn接面,電訊號控制其中一個接面的注入載體,另一個接面收集載體,而載體形成的電流遠比控制訊號的電流大,故有所謂的電流增益( current gain);後者則是控制訊號造成載體通道附近電場改變,使通道特性發生變化,導致電流改變。在早期的固態電子電路發展是以BJT 為主,在現代的電腦中的積體電路則是以FET 為主要元件。

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