1.6  晶體管的工作原理

         1.6.1  晶體管的基本工作原理

    如圖1.61(a)所示,在一個晶體里面用兩組P型半導體像三明治一樣夾住一個N型半導體使之結合,或者如圖1.62(a)所示用N型夾住P型半導體的NPN半導體就是晶體管(亦稱三極管)。可以認為,晶體管就是由P+N+P,或者是由N+P+N構成的晶體。

    下面,我們以PNP結合的半導體為例,分析一下晶體管的基本工作原理。

    如圖1.6l(b)所示,將C端(稱為集電極)連接到電池的㈠極,B端(稱為基極)連接到電池的㈩極,此時就如同給二極管加上反向電壓一樣,形成耗盡層,因此電流不流通。

    在此狀態下如圖1.61(c)所示,再準備一個電池,將其㈩極連接到E端(稱為發射極),將㈠極連接到基極,此時E-B之間(可認為是二極管)外加了正向電壓,則與發射極相連的P型半導體中的空穴移動到N型區域的基極一側。同時,與基極相連的N型半導體中的電子則移動到P型區域的發射極一側,即基極一發射極之間有電流流通。

    雖然從發射極流人的一部分空穴會與基極區域中的電子復合而消失,但是,由于基極區域的寬度很窄,多數的空穴穿過基極區域,進入了P型區域的集電極部分。

    值得注意的是,不可以認為穿過基極區域的空穴是被集電極端的㈠極所吸引而移動過來的.空穴流入基極部分是由于擴散這一物理現象所導致的。所謂擴散,如同其字面含義,是一種慢慢散開的物理過程(可以用往水里滴入1滴墨水后逐漸染遍全體的現象作比喻,參見圖1.63)。

    因此,集電極電流與集電極端連接的㈠電壓的大小是無關的。當然從集電極會有電流流出,此時其電流的強度IC只比流入發射極端的電流強度IE稍弱一點。而且,即使改變集電極-基極之間的電壓強度,IC也不發生變化.要改變IC必須改變IE,IE與IC的變化關系曲線如圖1.64所示。

    基于PNP結合的晶體管稱為PNP型晶體管,基于NPN結合的晶體管稱為NPN型晶體管。NPN型晶體管的工作原理亦可用同樣的方法分析(參見圖1.62),此時,只要以電子的運動為中心來分析即可。