1.6 晶体管的工作原理
1.6.1 晶体管的基本工作原理
如图1.61(a)所示,在一个晶体里面用两组P型半导体像三明治一样夹住一个N型半导体使之结合,或者如图1.62(a)所示用N型夹住P型半导体的NPN半导体就是晶体管(亦称三极管)。可以认为,晶体管就是由P+N+P,或者是由N+P+N构成的晶体。
下面,我们以PNP结合的半导体为例,分析一下晶体管的基本工作原理。
如图1.6l(b)所示,将C端(称为集电极)连接到电池的㈠极,B端(称为基极)连接到电池的㈩极,此时就如同给二极管加上反向电压一样,形成耗尽层,因此电流不流通。
在此状态下如图1.61(c)所示,再准备一个电池,将其㈩极连接到E端(称为发射极),将㈠极连接到基极,此时E-B之间(可认为是二极管)外加了正向电压,则与发射极相连的P型半导体中的空穴移动到N型区域的基极一侧。同时,与基极相连的N型半导体中的电子则移动到P型区域的发射极一侧,即基极一发射极之间有电流流通。
虽然从发射极流人的一部分空穴会与基极区域中的电子复合而消失,但是,由于基极区域的宽度很窄,多数的空穴穿过基极区域,进入了P型区域的集电极部分。
值得注意的是,不可以认为穿过基极区域的空穴是被集电极端的㈠极所吸引而移动过来的.空穴流入基极部分是由于扩散这一物理现象所导致的。所谓扩散,如同其字面含义,是一种慢慢散开的物理过程(可以用往水里滴入1滴墨水后逐渐染遍全体的现象作比喻,参见图1.63)。
因此,集电极电流与集电极端连接的㈠电压的大小是无关的。当然从集电极会有电流流出,此时其电流的强度IC只比流入发射极端的电流强度IE稍弱一点。而且,即使改变集电极-基极之间的电压强度,IC也不发生变化.要改变IC必须改变IE,IE与IC的变化关系曲线如图1.64所示。
基于PNP结合的晶体管称为PNP型晶体管,基于NPN结合的晶体管称为NPN型晶体管。NPN型晶体管的工作原理亦可用同样的方法分析(参见图1.62),此时,只要以电子的运动为中心来分析即可。