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雙極性晶體管
閱讀�4540時間�2016-07-08 09:36:39

    雙極�晶體管(英語:bipolar transistor�,全稱雙極性結(jié)型晶體管(bipolar junction transistor, BJT),俗稱三極�,是一種具有三個終端的電子器件。雙極性晶體管是電子學(xué)歷史上具有革命意義的一項發(fā)�,其�(fā)明者威廉·肖克利、約翰·巴丁和沃爾特·布喇頓被授予了1956年的諾貝爾物理學(xué)��

    這種晶體管的工作,同時涉及電子和空穴兩種載流子的流動,因此它被稱為雙極性的,所以也稱雙極性載流子晶體�。這種工作方式與諸如場效應(yīng)管的單極性晶體管不同,后者的工作方式僅涉及單一種類載流子的漂移作用。兩種不同摻雜物聚集區(qū)域之間的邊界�PN�(jié)形成�

    雙極性晶體管由三部分摻雜程度不同的半�(dǎo)體制�,晶體管中的電荷流動主要是由于載流子在PN�(jié)處的擴散作用和漂移運動。以NPN晶體管為�,按照設(shè)�,高摻雜的發(fā)射極區(qū)域的電子,通過擴散作用運動到基�。在基極區(qū)�,空穴為多數(shù)載流�,而電子少�(shù)載流�。由于基極區(qū)域很�,這些電子又通過漂移運動到達集電�,從而形成集電極電流,因此雙極性晶體管被歸到少�(shù)載流子設(shè)��

    雙極性晶體管能夠放大信號,并且具有較好的功率控制、高速工作以及耐久能力,,所以它常被用來�(gòu)成放大器電路,或�(qū)�揚聲�、電動機等設(shè)備,并被廣泛地應(yīng)用于航空航天工程、醫(yī)療器械和機器人等�(yīng)用產(chǎn)品中�

�(fā)展應(yīng)�

    1947�12�,貝爾實驗室的約翰·巴�、沃爾特·豪澤·布喇頓在威廉·肖克利的指導(dǎo)下共同發(fā)

    明了點接觸形式的雙極性晶體管�1948�,肖克利�(fā)明了采用�(jié)型構(gòu)造的雙極性晶體管。在其后的大約三十年時間�(nèi),這種器件是制造分立元件電路和集成電路的不二選��

    早期的晶體管是由鍺制造的。在1950年代�1960年代,鍺晶體管的使用多于硅晶體管。相對于硅晶體管,鍺晶體管的截止電壓更小,通常�0.2伏特,這使得鍺晶體管適用于某些�(yīng)用場�。在晶體管的早期歷史中,曾有多種雙極性晶體管的制造方法被開發(fā)出來�

    鍺晶體管的一個主要缺點是它容易產(chǎn)生熱失控。由于鍺的禁帶寬度較窄,并且要穩(wěn)定工作則要求的溫度相對硅半導(dǎo)體更�,因此大多數(shù)�(xiàn)代的雙極性晶體管是由硅制造的。采用硅材料的另一個重要原因是硅在地球上的儲量比鍺豐富得多(僅次于氧)�

    后來,人們也開始使用以砷化鎵為代表的化合物來制造半�(dǎo)體晶體管。砷化鎵的電子遷移率為硅�5倍,用它制造的晶體管能夠達到較高的工作頻率。此�,砷化鎵熱導(dǎo)率較�,有利于高溫下進行的加�?;衔锞w管�??梢�?yīng)用于高速器��

    雙極性晶體管能夠提供信號放大,它在功率控�、模擬信號處理等�(lǐng)域有所�(yīng)�。此�,由于基�-�(fā)射極偏置電壓與溫�、電流的�(guān)系已知,雙極性晶體管還可以被用來測量溫度。根�(jù)基極-�(fā)射極電壓與基�-�(fā)射極和集電極-�(fā)射極電流的對�(shù)�(guān)系,雙極性晶體管也能被用來計算對�(shù)或求自然對數(shù)的冪指數(shù)�

    隨著人們對于能源問題的認識不斷加深,場效應(yīng)管(如CMOS)技�(shù)憑借更低的功�,在�(shù)字集成電路中逐漸成為主流,雙極性晶體管在集成電路中的使用由此逐漸變少。但是應(yīng)�(dāng)看到,即使在�(xiàn)代的集成電路�,雙極性晶體管依然是一種重要的器件,市場上仍有大量種類齊全、價格低廉的晶體管產(chǎn)品可供選擇。與金屬氧化物半�(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET,它是場效應(yīng)管的一種,另一種為�(jié)型場效應(yīng)管)相比,雙極性晶體管能提供較高的跨導(dǎo)和輸出電�,并具有高�、耐久的特�,在功率控制方面能力突出。因�,雙極性晶體管依舊是組成模擬電�,尤其是甚高頻應(yīng)用電路(如無線通信系統(tǒng)中的射頻電路)的重要配件。雙極性晶體管可以通過BiCMOS技�(shù)與和MOSFET制作在一塊集成電路上,這樣就可以充分利用兩者的�(yōu)點(如雙極性晶體管的電流放大能力和場效�(yīng)管的低功耗特點)

基本原理

    NPN型雙極性晶體管可以視為共用陽極的兩個二極管接合在一起。在雙極性晶體管的正常工作狀�(tài)�,基�-�(fā)射極�(jié)(稱這個PN�(jié)為“發(fā)射結(jié)”)處于正向偏置狀�(tài),而基�-集電極(稱這個PN�(jié)為“集電結(jié)”)則處于反向偏置狀�(tài)。在沒有外加電壓�,發(fā)射結(jié)N區(qū)的電子(這一區(qū)域的多數(shù)載流子)濃度大于P區(qū)的電子濃�,部分電子將擴散到P區(qū)。同�,P區(qū)的部分空穴也將擴散到N區(qū)。這樣,發(fā)射結(jié)上將形成一個空間電荷區(qū)(也成為耗盡層),產(chǎn)生一個內(nèi)在的電場,其方向由N區(qū)指向P區(qū),這個電場將阻礙上述擴散過程的進一步發(fā)�,從而達成動�(tài)平衡。這時,如果把一個正向電壓施加在�(fā)射結(jié)上,上述載流子擴散運動和耗盡層中�(nèi)在電場之間的動態(tài)平衡將被打破,這樣會使熱激�(fā)電子注入基極區(qū)�。在NPN型晶體管�,基區(qū)為P型摻�,這里空穴為多�(shù)摻雜物質(zhì),因此在這區(qū)域電子被稱為“少�(shù)載流子��

    從發(fā)射極被注入到基極區(qū)域的電子,一方面與這里的多�(shù)載流子空穴發(fā)生復(fù)�,另一方面,由于基極區(qū)域摻雜程度低、物理尺寸薄,并且集電結(jié)處于反向偏置狀�(tài),大部分電子將通過漂移運動抵達集電極區(qū)域,形成集電極電�。為了盡量緩解電子在到達集電�(jié)之前�(fā)生的�(fù)合,晶體管的基極區(qū)域必須制造得足夠�,以至于載流子擴散所需的時間短于半�(dǎo)體少�(shù)載流子的壽命,同�,基極的厚度必須遠小于電子的擴散長度(diffusion length,參見菲克定律)。在�(xiàn)代的雙極性晶體管�,基極區(qū)域厚度的典型值為十分之幾微米。需要注意的�,集電極、發(fā)射極雖然都是N型摻雜,但是二者摻雜程�、物理屬性并不相同,因此必須將雙極性晶體管與兩個相反方向二極管串聯(lián)在一起的形式區(qū)分開��

分析方法

    從基極區(qū)域的少數(shù)載流子濃度出�(fā),可以解釋集電極的載流子流動。如果雙極性晶體管為小注入(low level injection),即通過某些物理過程(如光注入或電注入)引入的非平衡載流子(excess carrier,或稱“過剩載流子”)比熱平衡時的多數(shù)載流子少得多,雙極性擴散(即非平衡多數(shù)載流子和少數(shù)載流子以相同速率流動)速率實際上由非平衡少�(shù)載流子決定。另�,雙極性晶體管處理高頻信號的能力還受限于基極區(qū)域載流子的渡越時��

�(jié)�(gòu)

    一個雙極性晶體管由三個不同的摻雜半導(dǎo)體區(qū)域組�,它們分別是�(fā)射極區(qū)�、基極區(qū)域和集電極區(qū)�。這些區(qū)域在NPN型晶體管中分別是N型、P型和N型半�(dǎo)�,而在PNP型晶體管中則分別是P�、N型和P型半�(dǎo)�。每一個半�(dǎo)體區(qū)域都有一個引腳端接出,通常用字母E、B和C來表示發(fā)射極(Emitter�、基極(Base)和集電極(Collector��

    基極的物理位置在�(fā)射極和集電極之間,它由輕摻雜、高電阻率的材料制成。集電極包圍著基極區(qū)�,由于集電結(jié)反向偏置,電子很難從這里被注入到基極區(qū)域,這樣就造成共基極電流增益約等于1,而共射極電流增益取得較大的數(shù)�。從右邊這個典型NPN型雙極性晶體管的截面簡圖可以看�,集電結(jié)的面積大于發(fā)射結(jié)。此�,發(fā)射極具有相當(dāng)高的摻雜濃度�

    在通常情況�,雙極性晶體管的幾個區(qū)域在物理性質(zhì)、幾何尺寸上并不對稱。假�(shè)連接在電路中的晶體管位于正向放大區(qū),如果此時將晶體管集電極和發(fā)射極在電路中的連接互換,將使晶體管離開正向放大區(qū),進入反向工作區(qū)。晶體管的內(nèi)部結(jié)�(gòu)決定了它適合在正向放大區(qū)工作,所以反向工作區(qū)的共基極電流增益和共射極電流增益比晶體管位于正向放大區(qū)時小得多。這種功能上的不對稱,根本上是緣于�(fā)射極和集電極的摻雜程度不�。因�,在NPN型晶體管�,盡管集電極和發(fā)射極都為N型摻雜,但是二者的電學(xué)性質(zhì)和功能完全不能互�。發(fā)射極區(qū)域的摻雜程度,集電極區(qū)域次�,基極區(qū)域摻雜程�。此�,三個區(qū)域的物理尺度也有所不同,其中基極區(qū)域很�,并且集電極面積大于�(fā)射極面積。由于雙極性晶體管具有這樣的物�(zhì)�(jié)�(gòu),因此可以為集電�(jié)提供一個反向偏置,不過這樣做的前提是這個反向偏置不能過�,以致于晶體管損壞。對�(fā)射極進行重摻雜的目的是為了增加發(fā)射極電子注入到基極區(qū)域的效率,從而實�(xiàn)盡量高的電流增益�

    在雙極性晶體管的共射極接法�,施加于基極、發(fā)射極兩端電壓的微小變化,都會造成�(fā)射極和集電極之間的電流發(fā)生顯著變化。利用這一性質(zhì),可以放大輸入的電流或電壓。把雙極性晶體管的基極當(dāng)做輸入端,集電極�(dāng)做輸出端,可以利用戴維南定理分析這個二端口�(wǎng)�(luò)。利用等效的原理,可以將雙極性晶體管看成是電壓控制的電流�,也可以將其視為電流控制的電壓源。此�,從二端口網(wǎng)�(luò)的左邊看進去,基極處的輸入阻抗減小到基極電阻�,這樣就降低了對前一級電路的負載能力的要求。[1]

    NPN�

    NPN型晶體管是兩種類型雙極性晶體管的其中一�,由兩層N型摻雜區(qū)域和介于二者之間的一層P型摻雜半�(dǎo)體(基極)組成。輸入到基極的微小電流將被放�,產(chǎn)生較大的集電�-�(fā)射極電流。當(dāng)NPN型晶體管基極電壓高于�(fā)射極電壓,并且集電極電壓高于基極電壓,則晶體管處于正向放大狀�(tài)。在這一狀�(tài)�,晶體管集電極和�(fā)射極之間存在電流。被放大的電�,是�(fā)射極注入到基極區(qū)域的電子(在基極區(qū)域為少數(shù)載流子),在電場的推動下漂移到集電極的結(jié)果。由于電子遷移率比空穴遷移率更高,因此現(xiàn)在使用的大多�(shù)雙極性晶體管為NPN型�

    NPN型雙極性晶體管的電�(xué)符號如右�,基極和�(fā)射極之間的箭頭指向發(fā)射極�

    PNP�

    雙極性晶體管的另一種類型為PNP�,由兩層P型摻雜區(qū)域和介于二者之間的一層N型摻雜半�(dǎo)體組成。流�(jīng)基極的微小電流可以在�(fā)射極端得到放�。也就是�,當(dāng)PNP型晶體管的基極電壓低于發(fā)射極�,集電極電壓低于基極,晶體管處于正向放大區(qū)�

    在雙極性晶體管電學(xué)符號中,基極和發(fā)射極之間的箭頭指向電流的方向,這里的電流為電子流動的反方向。與NPN型相反,PNP型晶體管的箭頭從�(fā)射極指向基極。[2]

    異質(zhì)�(jié)雙極性晶體管

    異質(zhì)�(jié)雙極性晶體管(heterojunction bipolar transistor)是一種改良的雙極性晶體管,它具有高速工作的能力。研究發(fā)�(xiàn),這種晶體管可以處理頻率高達幾百GHz的超高頻信號,因此它適用于射頻功率放�、激光驅(qū)動等對工作速度要求苛刻的應(yīng)��

    異質(zhì)�(jié)是PN�(jié)的一�,這種�(jié)的兩端由不同的半�(dǎo)體材料制�。在這種雙極性晶體管�,發(fā)射結(jié)通常采用異質(zhì)�(jié)�(jié)�(gòu),即�(fā)射極區(qū)域采用寬禁帶材料,基極區(qū)域采用窄禁帶材料。常見的異質(zhì)�(jié)用砷化鎵(GaAs)制造基極區(qū)�,用�-�-砷固溶體(AlxGa1-xAs)制造發(fā)射極區(qū)域。采用這樣的異�(zhì)�(jié),雙極性晶體管的注入效率可以得到提�,電流增益也可以提高幾個數(shù)量級�

    采用異質(zhì)�(jié)的雙極性晶體管基極區(qū)域的摻雜濃度可以大幅提升,這樣就可以降低基極電極的電阻,并有利于降低基極區(qū)域的寬度。在傳統(tǒng)的雙極性晶體管,即同質(zhì)�(jié)晶體管中,發(fā)射極到基極的載流子注入效率主要是由發(fā)射極和基極的摻雜比例決定的。在這種情況下,為了得到較高的注入效�,必須對基極區(qū)域進行輕摻雜,這樣就不可避免地使增大了基極電阻�

    如左邊的示意圖中,代表空穴從基極區(qū)域到達發(fā)射極區(qū)域跨越的勢差;而則代表電子從發(fā)射極區(qū)域到達基極區(qū)域跨越的勢差。由于發(fā)射結(jié)具有異質(zhì)�(jié)的結(jié)�(gòu),可以使,從而提高了�(fā)射極的注入效�。在基極區(qū)域里,半�(dǎo)體材料的組分分布不均,造成緩變的基極區(qū)域禁帶寬�,其梯度為以表示。這一緩變禁帶寬度,可以為少數(shù)載流子提供一個內(nèi)在電�,使它們加速通過基極區(qū)域。這個漂移運動將與擴散運動產(chǎn)生協(xié)同作�,減少電子通過基極區(qū)域的渡越時間,從而改善雙極性晶體管的高頻性能。[3]

    盡管有許多不同的半導(dǎo)體可用來�(gòu)成異�(zhì)�(jié)晶體�,硅-鍺異�(zhì)�(jié)晶體管和�-砷化鎵異�(zhì)�(jié)晶體管更常用。制造異�(zhì)�(jié)晶體管的工藝為晶體外延技�(shù),例如金屬有機物氣相外延(Metalorganic vapour phase epitaxy, MOCVD)和分子束外延�

分類

    眾所周知,按極性可以分為PNP和NPN兩種,按材料一般可以分為硅管和鍺管,按額定功率分為大功�

    和小功率,按封裝可以分為貼片和插�,等等�

    車載電子系統(tǒng)�,常用的是小功率硅管,為減小體積多用貼片封裝�

�(yīng)�

    集電�-�(fā)射極電流可以視為受基�-�(fā)射極電流的控�,這相�(dāng)于將雙極性晶體管視為一種“電流控制”的器件。還可以將它看作是受�(fā)射結(jié)電壓的控�,即將它看做一種“電壓控制”的器件。事實上,這兩種思考方式可以通過基極-�(fā)射極�(jié)上的電流電壓�(guān)系相互關(guān)�(lián)起來,而這種�(guān)系可以用PN�(jié)的電�-電壓曲線表示�

    人們曾�(jīng)建立過多種數(shù)�(xué)模型,用來描述雙極性晶體管的具體工作原�。例�,古梅爾–潘模型(Gummel–Poon Model)提出,可以利用電荷分布來精確地解釋晶體管的行為。上述有�(guān)電荷控制的觀點可以處理有�(guān)光電二極管的問題,這種二極管基極區(qū)域的少數(shù)載流子是通過吸收光子(即上一段提到的光注入)�(chǎn)生的。電荷控制模型還能處理有�(guān)�(guān)�、恢�(fù)時間等動�(tài)問題,這些問題都與基極區(qū)域電子和空穴的復(fù)合密切相�(guān)。然而,由于基極電荷并不能輕松地在基極引腳處觀�,因�,在實際的電路設(shè)�、分析中,電�、電壓控制的觀點應(yīng)用更為普��

    在模擬電路設(shè)計中,有時會采用電流控制的觀�,這是因為在一定范圍內(nèi),雙極性晶體管具有近似線性的特征。在這個范圍(下文將提到,這個范圍叫做“放大區(qū)”)�(nèi),集電極電流近似等于基極電流的倍,這對人們分析問�、控制電路功能有極大的便�。在�(shè)計有的基本電路時,人們假定發(fā)射極-基極電壓為近似恒定值(如),這時集電極電流近似等于基極電流的若干倍,晶體管起電流放大作用�

    然�,在真實的情況中,雙極性晶體管是一種較為復(fù)雜的非線性器�,如果偏置電壓分配不�(dāng),將使其輸出信號失真。此�,即使工作在特定范圍,其電流放大倍數(shù)也受到包括溫度在�(nèi)的因素影�。為了設(shè)計出精確、可靠的雙極性晶體管電路,必須采用電壓控制的觀點(例如后文將講述的艾伯�-莫爾模型�。電壓控制模型引入了一個指�(shù)函數(shù)來描述電�、電流關(guān)�,在一定范圍內(nèi),函�(shù)�(guān)系為近似線性,可以將晶體管視為一個電�(dǎo)元件。這樣,諸如差動放大器等電路的�(shè)計就簡化為了線性問題,所以近似的電壓控制觀點也常被選用。對于跨�(dǎo)線性(translinear)電路,研究其電�-電壓曲線對于分析器件工作十分�(guān)�,因此通常將它視為一個跨�(dǎo)與集電極電流成比例的電壓控制模型�

    晶體管級別的電路�(shè)計主要使用SPICE或其他類似的模擬電路仿真器進行,因此對于設(shè)計者來�,模型的�(fù)雜程度并不會帶來太大的問題。但在以人工分析模擬電路的問題時,并不總能像處理�(jīng)典的電路分析那樣采取精確計算的方�,因而采用近似的方法是十分必要的�

    功率參數(shù)

    雙極性晶體管的集電極耗散功率是器件在一定溫度與散熱條件下能正常工作的功�。在條件相同的情況下,如果實際功率大于這一�(shù)�,晶體管的溫度將超出許可值,使器件性能下降,甚至造成物理損壞�

    電流和電�

    �(dāng)集電極電流增大到一定數(shù)值后,雖然不會造成雙極性晶體管的損壞,但是電流增益會明顯降�。為了使晶體管按照設(shè)計正常工�,需要限制集電極電流的數(shù)值。除此之�,由于雙極性晶體管具有兩個PN�(jié),因此它們的反向偏置電壓不能夠過大,防止PN�(jié)反向擊穿。雙極性晶體管的數(shù)�(jù)手冊都會詳細地列出這些參數(shù)�

    �(dāng)功率雙極性晶體管集電極的反向偏置電壓超過一定數(shù)�,并且流�(jīng)晶體管的電流超出在一定允許范圍之�(nèi),使得晶體管功率大于二次擊穿臨界功率就會�(chǎn)生一種被稱為“二次擊穿”的危險�(xiàn)�。在這種情況�,超出設(shè)計范圍的電流將造成器件�(nèi)部不同區(qū)域的局部溫度不均衡,部分區(qū)域的溫度高于其他區(qū)�。因為摻雜的硅具有負的溫度系�(shù)(temperature coefficient�,所以當(dāng)它處于較高的溫度�,其�(dǎo)電性能更強。這樣,較熱部分就能傳�(dǎo)更多的電�,這部分電流會�(chǎn)生額外的熱能,造成局部溫度將超過正常�,以致于器件不能正常工作。二次擊穿是一種熱失控,一旦溫度升�,電�(dǎo)率將進一步提�,從而造成惡性循�(huán),最終嚴重損毀晶體管的�(jié)�(gòu)。整個二次擊穿過程只需要毫秒或微秒量級的時間就可以完成�

    如果雙極性晶體管�(fā)射結(jié)提供超出允許范圍的反向偏�,并不對流經(jīng)晶體管的電流進行限制,發(fā)射結(jié)將發(fā)生雪崩擊�,也會造成器件損壞�

    溫度漂移

    作為一種模擬的器件,雙極性晶體管的所有參�(shù)都會不同程度地受溫度影響,特別是電流增益。據(jù)研究,溫度每升高1攝氏�,大約會增加0.5%�1%�

    抗輻射能�

    雙極性晶體管對電離輻射較為敏感。如果將晶體管置于電離輻射的�(huán)境中,器件將因輻射而受到損�。產(chǎn)生損害是因為輻射將在基極區(qū)域產(chǎn)生缺陷,這種缺陷將在能帶中形成復(fù)合中心(recombination centers�。這將造成器件中起作用的少�(shù)載流子壽命變�,進而使晶體管的性能逐漸降低。NPN型雙極性晶體管由于在輻射環(huán)境中,載流子的有效復(fù)合面積更大,受到的負面影響比PNP型晶體管更顯�。在一些特殊的�(yīng)用場合,如核反應(yīng)堆或航天器中的電子控制系�(tǒng)�,必須采用特殊的手段緩解電離輻射帶來的負面效�(yīng)�

工作區(qū)

電壓
基極-�(fā)射極�(jié)
偏置(NPN型)
基極-集電極結(jié)
偏置(NPN型)
工作模式(NPN型)
E < B < C
正向
反向
正向-放大
E < B > C
正向
正向
飽和
E > B < C
反向
反向
截止
E > B > C
反向
正向
反向-放大
電壓
基極-�(fā)射極�(jié)
偏置(PNP型)
基極-集電極結(jié)
偏置(PNP型)
工作模式(PNP型)
E < B < C
反向
正向
反向-放大
E < B > C
反向
反向
截止
E > B < C
正向
正向
飽和
E > B > C
正向
反向
正向-放大

    可以根據(jù)晶體管三個終端的的偏置狀�(tài),可以定義雙極性晶體管幾個不同的工作區(qū)。在NPN型半�(dǎo)體中(注意:PNP型晶體管和NPN型晶體管的電壓描述恰好相反),按�(fā)射結(jié)、集電結(jié)的偏置情�,工作區(qū)可以分為�

    正向放大區(qū)(或簡稱放大區(qū)):�(dāng)�(fā)射結(jié)正向偏置,集電結(jié)反向偏置�,晶體管工作在放大區(qū)。大多數(shù)雙極性晶體管的設(shè)計目�(biāo),是為了在正向放大區(qū)得到的共射極電流增益bf。晶體管工作在這一區(qū)域時,集電極-�(fā)射極電流與基極電流近似成線性關(guān)�。由于電流增益的緣故,當(dāng)基極電流�(fā)生微小的擾動�,集電極-�(fā)射極電流將產(chǎn)生較為顯著變化�

    反向放大區(qū):如果把上述處于正向放大區(qū)晶體管發(fā)射極、集電極的偏置電壓互�,則雙極性晶體管將工作在反向放大區(qū)。在這種工作模式中,�(fā)射極和集電極區(qū)域扮演的角色與正向放大區(qū)里正好相�,但是由于晶體管集電極的摻雜濃度低于�(fā)射極,反向放大區(qū)�(chǎn)生的效果與正向放大區(qū)并不相同。大多數(shù)雙極性晶體管的設(shè)計目�(biāo)是盡可能得到正向放大電流增益,因此,反向放大區(qū)中的電流增益會比正向放大區(qū)中小一些(在常�(guī)的鍺晶體管中大約�2-3倍)。實際上,這種工作模式幾乎不被采用,但是為了防止錯誤接法造成器件損壞或其他危�,設(shè)計時必須予以考慮。此�,有些類型的雙極性邏輯器件也會考慮反向放大區(qū)的情況�

    飽和區(qū):當(dāng)雙極性晶體管中兩個PN�(jié)均處于正向偏置時,它將處于飽和區(qū),這時,晶體管�(fā)射極到集電極的電流達到�,即使增加基極電�,輸出的電流也不會再增加。飽和區(qū)可以在邏輯器件中用來表示高電平�

    截止區(qū):如果雙極性晶體管兩個PN�(jié)的偏置情況與飽和區(qū)恰好相反,那么晶體管將處于截止區(qū)。在這種工作模式�,輸出電流非常小(小功率的硅晶體管小�1微安,鍺晶體管小于即使微安),在�(shù)字邏輯中可以用來表示低電��

    雪崩擊穿:當(dāng)施加在集電結(jié)上的反向偏置將超過集電結(jié)所能承受范圍時,這個PN�(jié)將被擊穿,若電流足夠大會造成器件損壞�

    此外,分�、設(shè)計雙極性晶體管電路�,還�(yīng)�(dāng)注意不能超過雙極性晶體管的集電極耗散功率Pcm。如果晶體管的工作功率小于這一�(shù)�,這些工作狀�(tài)的集合稱為安全工作區(qū)。如果晶體管的工作功率超過這個限�,將造成器件溫度超過正常范圍,器件的性能將產(chǎn)生較大的變化,甚至造成損壞。硅晶體管允許的�(jié)溫度介于150攝氏度和200攝氏度之�??梢酝ㄟ^降低�(nèi)熱阻、使用散熱片和引入風(fēng)冷、水�、油冷等措施來提高允許耗散功率�

    實際�,上述工作區(qū)之間并沒有的界限,在較小電壓變化(小于幾百毫伏)范圍�(nèi),上面提到的不同區(qū)域之間可能有一定的重疊�

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