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NPN晶体三极管一旦饱和导通时,集电极电流IC为什么还从集电区流过基区到达发射区,其 ...

2016-12-17 17:29:29 | 人围观 | 评论:

晶体三极管由N-P-N(或P-N-P)三个区组成,从而形成两个PN结,如图所示。

图1 NPN型晶体三极管的结构简图以及电路符号

        为实现电流放大作用,在结构上要求集电区N的面积最大,且多子―电子的浓度最低;发射区N的面积次之,而多数载流子―电子的浓度最高;基区P的宽度要窄,多子―空穴的浓度较低。

        大家知道,晶体管进入饱和状态后,集电结JC和发射结JE都变为正偏。此时,两个PN结都要进行多数载流子的扩散运动,集电区的电子向基区扩散,发射区的电子也向基区扩散,由于发射区多子浓度远高于集电区,所以扩散后在基区形成的电子浓度梯度就不一样了,如图1所示。

图2 NPN晶体三极管饱和工作时基区电子浓度分布

        ①线表示发射区多子电子扩散进入基区后的电子浓度分布;②线表示集电区多子扩散进入基区后的电子浓度分布;③线表示在基区的电子总浓度分布曲线;

        由于发射区的多子―电子浓度最高,所以扩散进入基区后,电子浓度梯度也最大(①线),集电区多子浓度低,扩散后进入基区的电子浓度梯度也低(②线)。

        当晶体管工作在放大状态时,集电结JC是反向偏置的,发射区的多子电子(也称非平衡载流子)扩散进入基区后,除极少部分和基区的空穴复合形成基极电流外,绝大部分将继续扩散,一旦到达集电结附近时,在JC反偏电场作用下,就立刻漂移到集电区,成为外电路集电极电流中的一大部分,所以,晶体三极管工作在放大区时,在集电结的边缘是不可能有电子的积累的。

图3 NPN晶体三极管放大时基区电子浓度分布曲线

        从图3可以看出,晶体三极管饱和时,在基区的电子载流子的浓度梯度和放大工作时的梯度方向是一致的,因此,晶体三极管饱和工作时,虽然两个PN结都是正向偏置了,但集电极电流IC还是从集电极流向发射极,与放大工作时的方向一致。





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