RC16M23D28很小,大多數電子都能擴散到集電結邊界。基區被復合掉的空穴由電源ym從基區拉走電子來補充。

集電區收集載流子,形成集電極電流rc,由于集電結上外加反偏電壓,空間電荷區的內電場被加強,對基區擴散到集電結邊緣的載流子電子有很強的吸引力,使它們很快漂移過集電結,被集電區收集,形成集電極電流中受發射結電壓控制的電流rcN,其方向與電子漂移方向相反。顯然有fcx=ieN-ibN。與此同時,基區自身的少子電子和集電區的少子空穴也要在集電結反偏電壓作用下產生漂移運動,形成集電結反向飽和電流icbo。,其方向與rcN方向一致。rcN和icbo。一起構成集電極電流rc,即

ic=fcN+icbo             (4.1.2)

icbo不受發射結電壓控制,因而對放大沒有貢獻,它的大小取決于基區和集電區的少子濃度,數值很小,但它受溫度影響很大,容易使BJT工作不穩定。

由圖4.1.4和式(4.1.1b)、(4.1.2)可見,BJT的基極電流為

Jb=rEp+rbN Jcbo

=JEP+rEN rcN rcbo

=FF-rc                 (4.1.3)

需要說明的是,BJT有三個電極,在放大電路中可有三種連接方式,共基極、共發射極(簡稱共射極)和共集電極,即分別把基極、發射極、集電極作為輸入和輸出端口的共同端,如圖4.1,5所示。無論是哪種連接方式,要使BJT有放大作用,都必須保證發射結正偏、集電結反偏,而其內部載流子的傳輸過程相同。

BJT的三種連接方式,(a)共基極 (b)共發射極 (c)共集電極

BJT的電流分配關系,從載流子的傳輸過程可知,由于BJT結構上的特點,確保了在發射結正向電壓、集電結反向電壓的共同作用下,由發射區擴散到基區的載流子絕大部分能夠被集電區收集,形成電流rcN,一小部分在基區被復合,形成電流rbN。通常把rc、與發射極電流∫L的比定義為BJT共基極直流電流放大系數a,即

a=icn/ie              (4.1.4)

它表達了ie轉化為icn的能力.顯然a<1,但接近于1.一般在0.98以上。

將式(4,1.4)代人式(4.1.2),則得

ic=arE+rcbo           (4.1.5a)

當icbo很小時,有

Jc≈aie       (4.1.5b)

式(4.1.5)描述了BJT在共基極連接時(如圖4.1.4所示),輸出電流rc受輸人電流JE控制的電流分配關系.

由于IF=ic十ib,將它代人式(4.1.5a).整理后可得BJT在共射極連接時輸出電流(受輸入電流ib控制的電流分配關系,即

ic=a/1-aib+1/1-aicbo其中回稱為共射極直流電流放大系數ir(I。是集電極`發射極之問的反向飽和電流;常稱為穿透電流~iu。的數值一般很小,當它可忽略時,式(4,⒈6)叮簡化為

fc≈bJ              (4.1,9)

由式(4.1,3)、(4,1.9)可得BJT在共集電極連接時輸出電流rE受輸人電流r:控制的電流分配關系,即

rE=r:+fc=(1+卩)J:           (4,1.10)

上述電流分配關系說明,無論采用哪種連接方式,BJT在發射結正偏、集電結反偏,而且a或卩保持不變時,輸出電流rc(或JE)正比于輸入電流fE(或r:)。如果能控制輸人電流,就能控制輸出電流,所以常將BJT稱為電流控制器件。實質上由式(4,1.1a)可知,JE是受正向發射結電壓″:E控制的,因此Jc和r:也是受正向發射結壓v:E控制的。這體現了BJT的正向受控制特性。利用這一特性,可以把微弱的電信號加以放大。

BJT在電壓放大電路中的應用舉例,圖4.1.6是一個簡單電壓放大電路的原理圖。其中電源yEe保證BJT的發射結處于正偏,而ycc保證集電結處于反偏,使BJT工作在不失真的放大狀態c在發射極和基極之間的輸人回路中加人一待放大的輸入信號Δ%(例如Δ%=20 mⅤ),這樣發射結的外加電壓zE:(=-/皿+ΔPI十九Re)將隨ΔuI而變化。由于PN結上的正向電壓對電流的控制作用是很靈敏的,因此Δ″l的微小變化就可以引起JE的很大變化量(ΔjE=-1 mA),相應產生氵c的變化量Δ九(當α=0.98時,ΔJc=-0.98 mA),Δ|c流過接在集電極上的負載電阻RL(1 kΩ),

產生一個變化的電壓Δv。(Δv。=-Δjc×RL=0.98 mA×1 kΩ=0,98V),貝史叢RL上取出來的變化電壓Δt.。隨時間的變化規律和Δ%相同,但幅度卻大了許多倍,實現了電壓放大,放大的倍數稱為電壓增益,即簡單電壓放大電路的原理圖,BJT的y~f特性曲線

BJT的7-J特性曲線能直觀地描述各極間電壓與各極電流之間的關系。由圖4,1,5可見,不管是哪種連接方式,都可以把BJT視為一個二端口網絡,其中一個端口是輸人回路,另一個端口是輸出回路。要完整地描述BJT的y-r特性,必須選用兩組表示不同端變量(即輸人電壓、輸入電流、輸出電壓和輸出電流)之間關系的特性曲線。工程上最常用的是BJT的輸人特性和輸出特性曲線,一般都采用實驗方法逐點描繪出來或用專用的晶體管y~f特性圖示儀直接在熒屏上顯示出來。

由于BJT在不同組態時具有不同的端電壓和電流,因此,它們的y~J特性曲線也就各不相同。共集與共射組態的特性曲線類似,所以這里著重討論共射極連接時的y~`特性曲線,對共基極連接時的y~r特性曲線只作簡要介紹。