2022年2022年晶体管原理和MOS管原理 .pdf

功率 MOSFET(Power MOSFET)的基本知识自 1976 年开发出功率 MOSFET 以来，由于半导体工艺技术的发展，它的性能不断提高：如高压功率 MOSFET 其工作电压可达1000V；低导通电阻MOSFET 其阻值仅 lOm? ；工作频率范围从直流到达数兆赫；保护措施越来越完善；并开发出各种贴片式功率MOSFET(如 Siliconix 最近开发的厚度为 1.5mm “Little Foot 系列)。另外，价格也不断降低，使应用越来越广泛，不少地方取代双极型晶体管。功率 MOSFET 主要用于计算机外设 (软、硬驱动器、打印机、绘图机)、电源 (AC DC 变换器、DCDC 变换器 )、汽车电子、音响电路及仪器、仪表等领域。本文将介绍功率MOSFET 的结构、工作原理及基本工作电路。什么是 MOSFET“MOSFET”是英文 MetalOxide Semicoductor Field Effect Transistor 的缩写，译成中文是 “ 金属氧化物半导体场效应管 ” 。它是由金属、氧化物(SiO2 或 SiN)及半导体三种材料制成的器件。所谓功率MOSFET(Power MOSFET) 是指它能输出较大的工作电流(几安到几十安 )，用于功率输出级的器件。MOSFET 的结构图 1是典型平面 N 沟道增强型 MOSFET 的剖面图。它用一块P 型硅半导体材料作衬底(图 la)，在其面上扩散了两个N 型区 (图 lb)，再在上面覆盖一层二氧化硅(SiQ2)绝缘层 (图 lc)，最后在 N 区上方用腐蚀的方法做成两个孔，用金属化的方法分别在绝缘层上及两个孔内做成三个电极：G(栅极 )、S(源极 )及 D(漏极 )，如图 1d 所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 16 页 - - - - - - - - - 从图 1 中可以看出栅极G 与漏极 D 及源极 S 是绝缘的， D 与 S 之间有两个 PN 结。一般情况下，衬底与源极在内部连接在一起。图 1是 N 沟道增强型 MOSFET 的基本结构图。为了改善某些参数的特性，如提高工作电流、提高工作电压、 降低导通电阻、 提高开关特性等有不同的结构及工艺，构成所谓 VMOS、DMOS 、TMOS等结构。图 2 是一种 N 沟道增强型功率MOSFET 的结构图。虽然有不同的结构，但其工作原理是相同的，这里就不一一介绍了。MOSFET 的工作原理要使增强型 N 沟道 MOSFET 工作，要在 G、S之间加正电压VGS 及在 D、 S 之间加正电压 VDS，则产生正向工作电流ID。改变 VGS 的电压可控制工作电流ID。如图 3 所示（上面 ）。若先不接 VGS(即 VGS0)，在 D 与 S极之间加一正电压VDS，漏极 D 与衬底之间的PN 结处于反向，因此漏源之间不能导电。如果在栅极G 与源极 S之间加一电压VGS。此时可以将栅极与衬底看作电容器的两个极板，而氧化物绝缘层作为电容器的介质。当加上VGS 时，在绝缘层和栅极界面上感应出正电荷，而在绝缘层和P型衬底界面上感应出负电荷(如图 3)。这层感应的负电荷和P型衬底中的多数载流子 (空穴 )的极性相反，所以称为“ 反型层 ” ，这反型层有可能将漏与源的两N 型区连接名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 16 页 - - - - - - - - - 起来形成导电沟道。当VGS 电压太低时，感应出来的负电荷较少，它将被P 型衬底中的空穴中和，因此在这种情况时，漏源之间仍然无电流ID。当 VGS 增加到一定值时，其感应的负电荷把两个分离的 N 区沟通形成 N 沟道，这个临界电压称为开启电压(或称阈值电压、 门限电压 )，用符号 VT 表示(一般规定在 ID10uA 时的 VGS 作为 VT)。当 VGS 继续增大， 负电荷增加， 导电沟道扩大，电阻降低，ID 也随之增加，并且呈较好线性关系，如图4 所示。此曲线称为转换特性。因此在一定范围内可以认为，改变 VGS 来控制漏源之间的电阻，达到控制ID 的作用。由于这种结构在VGS0 时，ID0，称这种 MOSFET 为增强型。另一类MOSFET，在 VGS0时也有一定的ID(称为 IDSS)，这种 MOSFET 称为耗尽型。它的结构如图5所示，它的转移特性如图6 所示。 VP 为夹断电压 (ID0)。耗尽型与增强型主要区别是在制造SiO2 绝缘层中有大量的正离子，使在P 型衬底的界面上感应出较多的负电荷， 即在两个 N 型区中间的 P 型硅内形成一 N 型硅薄层而形成一导电沟道， 所以在 VGS0 时，有 VDS 作用时也有一定的ID(IDSS) ；当 VGS 有电压时 (可以是正电压或负电压)，改变感应的负电荷数量，从而改变ID 的大小。 VP 为 ID0 时的-VGS，称为夹断电压。除了上述采用P 型硅作衬底形成N 型导电沟道的N 沟道 MOSFET 外， 也可用 N 型硅作衬底形成P型导电沟道的P沟道 MOSFET。这样， MOSFET 的分类如图 7 所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 16 页 - - - - - - - - - 耗尽型： N 沟道(图 7a)；P沟道(图 c)；增强型： N 沟道（图 b)；P沟道(图 d)。为防止 MOSFET 接电感负载时，在截止瞬间产生感应电压与电源电压之和击穿MOSFET，一般功率 MOSFET 在漏极与源极之间内接一个快速恢复二极管，如图8 所示。功率 MOSFET 的特点功率 MOSFET 与双极型功率相比具有如下特点：1MOSFET 是电压控制型器件 (双极型是电流控制型器件)，因此在驱动大电流时无需推动级，电路较简单；2输入阻抗高，可达108? 以上；3工作频率范围宽，开关速度高(开关时间为几十纳秒到几百纳秒)，开关损耗小；4有较优良的线性区，并且MOSFET 的输入电容比双极型的输入电容小得多，所以它的交流输名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 16 页 - - - - - - - - - 入阻抗极高；噪声也小，最合适制作Hi-Fi 音响；5功率 MOSFET 可以多个并联使用，增加输出电流而无需均流电阻。典型应用电路1电池反接保护电路电池反接保护电路如图9 所示。一般防止电池接反损坏电路采用串接二极管的方法，在电池接反时，PN 结反接无电压降，但在正常工作时有 0.60.7V 的管压降。采用导通电阻低的增强型N 沟道 MOSFET 具有极小的管压降 (RDS(ON) ID) ，如 Si9410DY 的 RDS(ON）约为 0.04? ，则在 lA 时约为 0.04V。这时要注意在电池正确安装时，ID 并非完全通过管内的二极管，而是在VGS 5V 时，N导电沟道畅通 (它相当于一个极小的电阻)而大部分电流是从S流向 D 的(ID 为负)。而当电池装反时，MOSFET 不通，电路得以保护。2触摸调光电路一种简单的触摸调光电路如图10。当手指触摸上触头时，电容经手指电阻及100k 充电，VGS 渐增大，灯渐亮；当触摸下触头时，电容经100k 及手指电阻放电，灯渐暗到灭。3甲类功率放大电路由 R1、R2 建立 VGS 静态工作点 (此时有一定的 ID 流过)。当音频信号经过C1 耦合到栅极，使产生-VGS，则产生较大的 ID ，经输出变压器阻抗匹配，使4 8? 喇叭输出较大的声功率。图ll名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 16 页 - - - - - - - - - 中 Dw 为 9V 稳压二极管，是保护G、S极以免输入过高电压而击穿。从图中也可以看出，偏置电阻的数值较大，因为栅极输入阻抗极高，并且无栅流。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 16 页 - - - - - - - - - 中国电子网转载中国电子论坛 欢迎光临我们的网站晶体三极管工作原理郑州电缆技工学校郑老师晶体三极管放大原理的讲解 晶体三极管作为一个常用器件，是构成现代电子世界的重要基石。然而， 传统的教科书对其工作原理的讲述却存在有很大问题，使初学者对三极管的工作原理无法正常理解，感到别扭与迷茫。其主要问题有以下三点： 1 严重割裂晶体二极管与三极管在原理上的自然联系。没有真正说明三极管集电结为何会发生反偏导通并产生Ic ？这看起来与二极管原理强调的PN 结单向导电性相矛盾。2 放大状态下集电极电流 Ic 为什么只受控于电流 Ib 而与电压无关；即： Ic 与Ib 之间为什么存在着一个固定的放大倍数关系。3 饱和状态下， Vc电位很弱的情况下，为什么集电结仍然会有反向大电流Ic 通过。很多教科书对于这部分内容，在讲解方法上都存在有很大问题。有一些针对初、中级学者的普及性教科书，干脆采用了回避的方法，只给出结论却不讲原因。既使专业性很强的教科书， 采用的讲解方法大多也存在有很值得商榷的问题。这些问题集中表现在讲解方法的切入角度不恰当，致使逻辑混乱，讲解内容前后矛盾，甚至造成讲还不如不讲的效果，使很多初学者看后会产生一头雾水的感觉。 笔者根据多年的总结思考与教学实践，对于这部分内容摸索出了一个适合于自己教学的新讲解方法， 并通过具体的教学实践收到了一定效果。虽然新的讲解方法也肯定会有所欠缺，但本人还是怀着与同行共同探讨的愿望不揣冒昧把它写出来，以期能通过同行朋友的批评指正来加以完善。 一、 传统讲法及问题： 传统讲法一般分三步，以NPN 型为例 （以下所有讨论皆以 NPN 型硅管为例），如示意图 A。“1 发射区向基区注入电子；2 电子在基区的扩散与复合；3 集电区收集由基区扩散过来的电子。”注 1名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 16 页 - - - - - - - - - 中国电子网转载中国电子论坛 欢迎光临我们的网站 问题 1：这种讲解方法在第3 步中，讲解集电极电流Ic 的形成原因时，不是着重地从载流子的性质方面说明集电结的反偏导通，从而产生了Ic ，而是不恰当地侧重强调了Vc 的高电位作用，同时又强调基区的薄。这种强调很容易使人产生误解。以为只要Vc 足够大基区足够薄，集电结就可以反向导通，PN结的单向导电性就会失效。其实这正好与三极管的电流放大原理相矛盾。三极管的电流放大原理恰恰要求在放大状态下Ic 与 Vc 在数量上必须无关， Ic只能受控于Ib 。 问题 2：不能很好地说明三极管的饱和状态。当三极管工作在饱和区时，Vc 的值很小甚至低于 Vb，此时仍然出现了很大的反向饱和电流Ic ，也就是说在Vc很小时， 集电结仍然会出现反向导通的现象。这很明显地与强调Vc 的高电位作用相矛盾。 问题 3：传统讲法第2 步过于强调基区的薄，还容易给人造成这样的误解，以为只要基区足够薄，集电结就可能会失去PN结的单向导电特性。这显然与人们利用三极管内部两个PN结的单向导电性，来判断管脚名称的经验相矛盾。既使基区很薄，人们判断管脚名称时，也并没有发现因为基区的薄而导致PN结单向导电性失效的情况。基区很薄， 但两个 PN结的单向导电特性仍然完好无损，这才使得人们有了判断三极管管脚名称的办法和根据。 问题 4：在第 2 步讲解为什么Ic 会受 Ib 控制，并且 Ic 与 Ib 之间为什么会存在着一个固定的比例关系时，不能形象说明。 只是从工艺上强调基区的薄与掺杂度低，不能从根本上说明电流放大倍数究竟是因为什么会保持不变。 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 16 页 - - - - - - - - - 中国电子网转载中国电子论坛 欢迎光临我们的网站问题 5：割裂二极管与三极管在原理上的自然联系，无法实现内容上的自然过渡。甚至使人产生矛盾观念，二极管原理强调PN结正向导电反向截止，而三极管原理则又要求PN结能够反向导通。同时，也不能体现晶体三极管与电子三极管之间在电流放大原理上的历史联系。 二、新讲解方法： 1 切入点： 要想很自然地说明问题，就要选择恰当的切入点。讲三极管的原理我们从二极管的原理入手讲起。二极管的结构与原理都很简单，内部一个PN结具有单向导电性，如示意图B。很明显图示二极管处于反偏状态，PN结截止。我们要特别注意这里的截止状态，实际上PN结截止时，总是会有很小的漏电流存在，也就是说PN结总是存在着反向关不断的现象，PN结的单向导电性并不是百分之百。 为什么会出现这种现象呢？这主要是因为P区除了因 “掺杂” 而产生的多数载流子“空穴”之外，还总是会有极少数的本征载流子“电子”出现。N区也是一样，除了多数载流子电子之外，也会有极少数的载流子空穴存在。PN结反偏时，能够正向导电的多数载流子被拉向电源，使PN结变厚，多数载流子不能再通过PN结承担起载流导电的功能。所以，此时漏电流的形成主要靠的是少数载流子，是少数载流子在起导电作用。反偏时， 少数载流子在电源的作用下能够很容易地反向穿过PN结形成漏电流。漏电流只所以很小，是因为少数载流子的数量太少。 很明显，此时漏电流的大小主要取决于少数载流子的数量。如果要想人为地增加漏电流，只要想办法增加反偏时少数载流子的数量即可。所以，如图B，如果能够在P区或 N区人为地增加少数载流子的数量，很自然的漏电流就会人为地增加。其实，光敏二极管的原理就是如此。 光敏二极管工作在反偏状态，因为光照可以增加少数载流子的数量，因而光照就会导致反向漏电流的改变，人们就是利用这样的道理制作出了光敏二极管。 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 16 页 - - - - - - - - - 中国电子网转载中国电子论坛 欢迎光临我们的网站既然此时漏电流的增加是人为的，那么漏电流的增加部分也就很容易能够实现人为地控制。 2 强调一个结论： 讲到这里，一定要重点地说明PN结正、反偏时，多数载流子和少数载流子所充当的角色及其性质。正偏时是多数载流子载流导电，反偏时是少数载流子载流导电。所以，正偏电流大，反偏电流小， PN 结显示出单向电性。 特别要重点说明，反偏时少数载流子反向通过PN 结是很容易的，甚至比正偏时多数载流子正向通过 PN 结还要容易。即：PN 结反偏时，截止的只是多数载流子。而对于少数截流子的通过，PN 结不仅不截止，反而会使其更加容易。为什么呢？大家知道 PN 结内部存在有一个因多数载流子相互扩散而产生的内电场，而内电场的作用方向总是阻碍多数载流子的正向通过，所以， 多数载流子正向通过 PN 结时就需要克服内电场的作用，需要约0.7 伏的外加电压，这是 PN 结正向导通的门电压。而反偏时，内电场在电源作用下会被加强也就是PN 结加厚，少数载流子反向通过 PN 结时， 内电场作用方向和少数载流子通过 PN 结的方向一致，也就是说此时的内电场对于少数载流子的反向通过不仅不会有阻碍作用，甚至还会有帮助作用。这就导致了以上我们所说的结论：反偏时少数载流子反向通过 PN 结是很容易的，甚至比正偏时多数载流子正向通过PN 结还要容易。这个结论可以很好解释前面提到的“问题2”，也就是教材后续内容要讲到的三极管的饱和状态。三极管在饱和状态下，集电极电位接近或稍低于基极电位，集电结处于零偏置，但仍然会有较大的集电结的反向电流 Ic 产生。 3 自然过渡： 继续讨论图 B，PN 结的反偏状态。利用光照控制少数载流子的产生数量就可以实现人为地控制漏电流的大小。既然如此， 人们自然也会想到能否把控制的方法改变一下，不用光照而是用电注入的方法来增加N区或者是 P区少数载流子的数量，从而实现对 PN 结的漏电流的控制。也就是不用“光”的方法，而是用“电”的方法来实现对电流的控制。注 2名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 16 页 - - - - - - - - - 中国电子网转载中国电子论坛 欢迎光临我们的网站接下来重点讨论图 B中的P区。重点看 P区，P区的少数载流子是电子，要想用电注入的方法向 P区注入电子，最好的方法就是如图 C所示， 在P区下面再用特殊工艺加一块N型半导体注 3。图C所示其实就是 NPN 型晶体三极管的雏形，其相应各部分的名称以及功能与三极管完全相同。为方便讨论，以下我们对图C中所示的各个部分的名称直接采用与三极管相应的名称（如“发身结”，“集电极”等）。 再看示意图C， 图中最下面的发射区N型半导体内电子作为多数载流子大量存在，而且，如图 C中所示，要将发射区的电子注入或者说是发射到P区（基区）是很容易的，只要使发射结正偏即可。具体说就是在基极与发射极之间加上一个足够的正向的门电压（约为0.7伏）就可以了。在外加门电压作用下，发射区的电子就会很容易地被发射注入到基区，这样就实现了对基区少数载流子“电子”在数量上的改变。 4 集电极电流Ic 的形成： 如图 C，发射结加上正偏电压导通后，在外加电压的作用下，发射区的多数载流子电子就会很容易地被大量发射进入基区。这些载流子一旦进入基区，它们在基区（P区）的身份仍然属于少数载流子的性质。如前所述，少数载流子很容易反向穿过处于反偏状态的PN结。所以，这些载流子电子就会很容易向上穿过处于反偏状态的集电结到达集电区形成集电极电流Ic 。由此可见，集电极电流的形成并不是一定要靠集电极的高电位。 集电极电流的大小更主要的要取决于发射区载流子对基区的注入，取决于这种发射与注入的程度。 这种载流子的发射注入程度几乎与集电极电位的高低没有什么关系。这正好能自然地说明， 为什么三极管在放大状态下，集电极电流Ic 的大小与集电极电位Vc在数量上无关的原因。 放大状态下Ic 并不受控于Vc，Vc 的作用主要是维持集电结的反偏状态，以此来满足三极管放状态下所需要外部电路条件。 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 16 页 - - - - - - - - - 中国电子网转载中国电子论坛 欢迎光临我们的网站对于Ic 还可以做如下结论： Ic 的本质是“少子”电流，是通过电注入方法而实现的人为可控的集电结“漏”电流。这就是Ic 为什么会很容易反向穿过集电结的原因。5 Ic与 Ib 的关系： 很明显，对于三极管的内部电路来说，图C与图 D是完全等效的。图D就是教科书上常用的三极管电流放大原理示意图。 看图 D，接着上面的讨论，集电极电流Ic 与集电极电位Vc 的大小无关， 主要取决于发射区载流子对基区的注入程度。 通过上面的讨论，现在已经明白， NPN型三极管在电流放大状态下，内部的电流主要就是由发射区经基区再到集电区贯穿整个三极管的“电子”流。也就是贯穿三极管的电流Ic主要是电子流。这种贯穿的电子流，其情形与历史上的电子三极管非常类似。如图E，图 E就是电子三极管的原理示意图。电子三极管的电流放大原理因为其结构的直观形象，可以很自然地得到解释。 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 16 页 - - - - - - - - - 中国电子网转载中国电子论坛 欢迎光临我们的网站如图 E所示，很容易理解，电子三极管Ib 与 Ic 之间的固定比例关系，主要取决于电子管栅极（基极）的构造。当外部电路条件满足时，电子三极管工作在放大状态。穿过管子的电流主要是由发射极经栅极再到集电极的电子流。电子流在穿越栅极时，栅极会对其进行截流。截流时就存在着一个截流比问题。 很明显，截流比的大小，则主要与栅极的疏密度有关。如果栅极做的密，它的等效截流面积就大，截流比例自然就大，拦截下来的电子流就多。反之截流比小，拦截下来的电子流就少。 栅极拦截下来的电子流其实就是电流Ib ， 其余的穿过栅极到达集电极的电子流就是Ic 。从图中可以看出，只要栅极的结构尺寸确定，那么截流比例就确定，也就是 Ic 与 Ib 的比值确定。所以，只要管子的内部结构确定，这个比值就确定，就固定不变。由此可知，电流放大倍数的值主要与栅极的疏密度有关。栅极越密则截流比例越大，相应的值越低，栅极越疏则截流比例越小，相应的值越高。 晶体三极管的电流放大关系与电子三极管在这一点上极其类似。 晶体三极管的基极就相当于电子三极管的栅极，基区就相当于栅网，只不过晶体管的这个栅网是动态的是不可见的。放大状态下， 贯穿整个管子的电子流在通过基区时，分布在基区的空穴其作用与电子管的栅网作用相类似，会对电子流进行截流。如果基区做得薄，掺杂度低， 基区的空穴数少，那么空穴对电子的截流量就小，这就相当于电子管的栅网比较疏一样。反之截流量就会大。很明显只要晶体管三极管的内部结构确定，这个截流比也就确定。所以， 为了获大较大的电流放大倍数，使值足够高， 在制作三极管时才常常要把基区做得很薄，而且其掺杂度也要控制得很低。 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 16 页 - - - - - - - - - 中国电子网转载中国电子论坛 欢迎光临我们的网站与电子管不同的是，晶体管的截流主要是靠带正电的“空穴”不断地与带负电的“电子”的中和来实现。所以，截流的效果主要取决于基区空穴的数量。而且，这个过程是个动态过程，“空穴”不断地与“电子”中和，同时“空穴”又会不断地在外部电源作用下得到补充。 在这个动态过程中， 空穴的等效总数量是不变的。基区空穴的总数量主要取决于掺“杂”度以及基区的厚薄，只要晶体管结构确定，基区空穴的总定额就确定，其相应的动态总量就确定。这样，截流比就确定，晶体管的电流放大倍数的值就是定值。这就是为什么放大状态下，三极管的电流Ic 与 Ib 之间会有一个固定的比例关系的原因。 另外，由于集电结处于反偏状态，而PN结反偏时本质上截止的是多数载流子的电流，所以，基区的多数载流子“空穴”就不可能会反向穿过集电结到达集电区。这样，就保证了穿越三极管到达集电极的电流只能是百分之百的“电子”流，不可能混有“空穴”流。基区的“空穴”只能起到动态的截流作用，只能形成固定比例的截流电流Ib ，而不可能混入电子流 Ic 中。综上所述，三极管电流放大倍数就只能是定值。 6 对于截止状态的解释： 现在，我们已经理解了放大状态下，Ic 与 Ib 之间有一个固定的比例关系。这个比例关系说明，放大状态下电流Ic 按一个固定的比例受控于电流Ib ，这个固定的控制比例主要取决于晶体管的内部结构。 对于 Ib 等于 0 的截止状态，问题更为简单。当Ib 等于 0 时，说明外部电压Ube太小，没有达到发射结的门电压值，发射区没有载流子“电子”向基区的发射与注入，所以，此时既不会有电流Ib ，也更不可能有电流Ic 。另外，从纯数学的电流放大公式更容易推出结论，Ic= Ib ，Ib为 0，很显然Ic 也为 0。 三、新讲法需要注意的问题： 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 16 页 - - - - - - - - - 中国电子网转载中国电子论坛 欢迎光临我们的网站以上，我们用了一种新的切入角度，对三极管的原理在讲解方法上进行了探讨。特别是对晶体三极管放大状态下，集电结为什么会反向导电形成集电极电流做了重点讨论。同时，对三极管的电流放大倍数为什么是定值也做了深入分析。 这种讲解方法的关键，在于强调二极管与三极管在原理上的自然联系。从二极管PN的反向截止特性曲线上很容易看出，只要将这个特性曲线转过180 度，如图 F 所示，它的情形与三极管的输出特性非常相似，三极管输出特性如图G所示。这说明了二极管与三极管在原理上存在着很自然的联系。所以，在讲解方法上选择这样的切入点，从PN结的反偏状态入手讲解三极管，就显得非常合适。而且，这样的讲解会使问题变得浅显易懂，前后内容之间也显得自然和谐、顺理成章。 这种讲法的不足点在于，从PN结的漏电流入手讲起，容易造成本征漏电流与放大电流在概念上的混肴。所以，在后面讲解晶体管输入输出特性曲线时，应该注意强调说明“本征载流子”与“掺杂载流子”的性质区别。本征载流子对电流放大没有贡献。本征载流子的电流对晶体管的特性影响往往是负面的，是需要克服的。 晶体管电流放大作用主要是靠掺杂载流子来实现的。要注意在概念上进行区别。 另外，还要注意说明，本质上晶体内部有关载流子的问题其实并非如此简单，它涉及到晶体的能级问题以及晶体的能带结构问题，还有载流子移动时的势垒分析等。所以， 并不是随便找一些具有载流子的导体或半导体就可以制成PN结，就可以进一步制成晶体管。晶体管实际的制造工艺也并非如此简单。 本文这样的讲解方法主要是在不违反物理原则的前提下，试图把问题尽量地简化，尽量做到浅显易懂、自然合理， 以便于人们的理解与接受。这才是这种讲解方法的主要意义所在。 注 1：见电子技术基础第33 至 35 面，华中工学院出版，康华光主编，第三版，模拟部分。 注 2：光照增加的是本征载流子，而后面讲的电注入增加的是掺杂载流子，本征载流子是成对出现，是电子空穴对，正负对应。这与掺杂载流子是有区别的。 注 3：此处涉及到三极管的制造工艺，以及半导体材料有关载流子的能级问题。能级结构不同的晶体材料，相互之间载流子的注入及移动会很复杂，也不容易实现。所以，晶体管的整体一般都用相同的半电体物质构成。要么是硅管， 要么是锗管， 没有一部分是硅而另一部分是锗的情况。 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 16 页 - - - - - - - - - 中国电子网转载中国电子论坛 欢迎光临我们的网站本文其他参考文献：电工学中册，大连工学院电工学教研室编。电工学，高等教育出版社，曹建林主编。普通物理学，高等教育出版社，程守洙、江之永主编。 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 16 页 - - - - - - - - -