前言
我们多多少少都知道三极管的作用是放大信号,但我猜你们有些人应该没怎么明白其工作原理吧?反正我之前只知道三极管是用来放大信号的,怎么实现的就不清楚了,而且网上大多数都讲的不怎么好,本篇文章,我们就来详细聊聊,保证一看就懂。
认识三极管
三极管封装图
三极管可以分为NPN和PNP类型,划分依据为掺杂的元素相反
下面,以NPN三极管为例
NPN三极管符号图
当基极的电压小于0.7v(一般为阈值电压)时,NPN三极管呈截止状态
在之前写的【mos管】这篇中,已经详细介绍了如何构建一个PN结,以及为什么有单向导通的特性,所以在此不再过多赘述,如不明白的可以翻看我之前写的那篇,也是一看秒懂
让我们来看看三极管是如何构建的?
三极管掺杂浓度图
将三极管划分为三个区域
发射区E(掺杂大量电子,浓度最高)
基区B(掺杂极少的空穴,宽度最小)
基电区C(掺杂成长的电子,宽度最大)
为什么要这么划分呢?
请继续往下看
三极管不导通图
如果在三极管两端接入电源,会发现不管电源是正着接还是反着接,三极管都截止
三极管导通图
解决方法:先在发射极E和基极B加上电源,这时PN结导通,再给发射极E和集电极C加上电源,这时集电极的电子就会往右移,同时中间就会形成耗尽层,如图上画的;每当基极有一个空穴,从发射极就会涌来大量电子,这时只有少量电子会形成基极电流,而多出来的电子会以β倍的数量会突破耗尽层,漂移到集电极。
三极管导通图
发射极电子多,基极空穴少,这样由于同性相斥,是不是发射极就有很多电子就突破中间耗尽层漂移到集电极呢?
集电极的电子又会流回发射极,相当于有两路的电子都流回发射极,那发射极的电流等于β倍集电极电流加基极电流,是吧?
明白了这些,就可以解释为什么要这么划分区域?
发射极掺杂高浓度电子,是为了有更多电子充分流向基极和集电极
基极掺杂极少空穴和宽度,是为了让更多电子漂移到集电极
试想一下,如果基极电流越大,是不是漂移到集电极的电子越多,集电极的电流就是输出电流,这就是小电流控制大电流的特性
三极管导通示意图
先看左图,当基极的电流发生变化,就会产生相应多的电子流向集电极
再看右图,因为电子和电流方向相反,所以只要基极电流大于阈值电流,集电极就会和发射极导通大电流
举个形象的图片说明一切
水龙头示例图
随着水龙头(集极)打开的多少,就会有相应的水流(电流)流向发射极,最后基极的水流和集电极的水流汇总,一起流向发射极,形成大水流