RC16M23D28很小,大多数电子都能扩散到集电结边界。基区被复合掉的空穴由电源ym从基区拉走电子来补充。

集电区收集载流子,形成集电极电流rc,由于集电结上外加反偏电压,空间电荷区的内电场被加强,对基区扩散到集电结边缘的载流子电子有很强的吸引力,使它们很快漂移过集电结,被集电区收集,形成集电极电流中受发射结电压控制的电流rcN,其方向与电子漂移方向相反。显然有fcx=ieN-ibN。与此同时,基区自身的少子电子和集电区的少子空穴也要在集电结反偏电压作用下产生漂移运动,形成集电结反向饱和电流icbo。,其方向与rcN方向一致。rcN和icbo。一起构成集电极电流rc,即

ic=fcN+icbo             (4.1.2)

icbo不受发射结电压控制,因而对放大没有贡献,它的大小取决于基区和集电区的少子浓度,数值很小,但它受温度影响很大,容易使BJT工作不稳定。

由图4.1.4和式(4.1.1b)、(4.1.2)可见,BJT的基极电流为

Jb=rEp+rbN Jcbo

=JEP+rEN rcN rcbo

=FF-rc                 (4.1.3)

需要说明的是,BJT有三个电极,在放大电路中可有三种连接方式,共基极、共发射极(简称共射极)和共集电极,即分别把基极、发射极、集电极作为输入和输出端口的共同端,如图4.1,5所示。无论是哪种连接方式,要使BJT有放大作用,都必须保证发射结正偏、集电结反偏,而其内部载流子的传输过程相同。

BJT的三种连接方式,(a)共基极 (b)共发射极 (c)共集电极

BJT的电流分配关系,从载流子的传输过程可知,由于BJT结构上的特点,确保了在发射结正向电压、集电结反向电压的共同作用下,由发射区扩散到基区的载流子绝大部分能够被集电区收集,形成电流rcN,一小部分在基区被复合,形成电流rbN。通常把rc、与发射极电流∫L的比定义为BJT共基极直流电流放大系数a,即

a=icn/ie              (4.1.4)

它表达了ie转化为icn的能力.显然a<1,但接近于1.一般在0.98以上。

将式(4,1.4)代人式(4.1.2),则得

ic=arE+rcbo           (4.1.5a)

当icbo很小时,有

Jc≈aie       (4.1.5b)

式(4.1.5)描述了BJT在共基极连接时(如图4.1.4所示),输出电流rc受输人电流JE控制的电流分配关系.

由于IF=ic十ib,将它代人式(4.1.5a).整理后可得BJT在共射极连接时输出电流(受输入电流ib控制的电流分配关系,即

ic=a/1-aib+1/1-aicbo其中回称为共射极直流电流放大系数ir(I。是集电极`发射极之问的反向饱和电流;常称为穿透电流~iu。的数值一般很小,当它可忽略时,式(4,⒈6)叮简化为

fc≈bJ              (4.1,9)

由式(4.1,3)、(4,1.9)可得BJT在共集电极连接时输出电流rE受输人电流r:控制的电流分配关系,即

rE=r:+fc=(1+卩)J:           (4,1.10)

上述电流分配关系说明,无论采用哪种连接方式,BJT在发射结正偏、集电结反偏,而且a或卩保持不变时,输出电流rc(或JE)正比于输入电流fE(或r:)。如果能控制输人电流,就能控制输出电流,所以常将BJT称为电流控制器件。实质上由式(4,1.1a)可知,JE是受正向发射结电压″:E控制的,因此Jc和r:也是受正向发射结压v:E控制的。这体现了BJT的正向受控制特性。利用这一特性,可以把微弱的电信号加以放大。

BJT在电压放大电路中的应用举例,图4.1.6是一个简单电压放大电路的原理图。其中电源yEe保证BJT的发射结处于正偏,而ycc保证集电结处于反偏,使BJT工作在不失真的放大状态c在发射极和基极之间的输人回路中加人一待放大的输入信号Δ%(例如Δ%=20 mⅤ),这样发射结的外加电压zE:(=-/皿+ΔPI十九Re)将随ΔuI而变化。由于PN结上的正向电压对电流的控制作用是很灵敏的,因此Δ″l的微小变化就可以引起JE的很大变化量(ΔjE=-1 mA),相应产生氵c的变化量Δ九(当α=0.98时,ΔJc=-0.98 mA),Δ|c流过接在集电极上的负载电阻RL(1 kΩ),

产生一个变化的电压Δv。(Δv。=-Δjc×RL=0.98 mA×1 kΩ=0,98V),贝史丛RL上取出来的变化电压Δt.。随时间的变化规律和Δ%相同,但幅度却大了许多倍,实现了电压放大,放大的倍数称为电压增益,即简单电压放大电路的原理图,BJT的y~f特性曲线

BJT的7-J特性曲线能直观地描述各极间电压与各极电流之间的关系。由图4,1,5可见,不管是哪种连接方式,都可以把BJT视为一个二端口网络,其中一个端口是输人回路,另一个端口是输出回路。要完整地描述BJT的y-r特性,必须选用两组表示不同端变量(即输人电压、输入电流、输出电压和输出电流)之间关系的特性曲线。工程上最常用的是BJT的输人特性和输出特性曲线,一般都采用实验方法逐点描绘出来或用专用的晶体管y~f特性图示仪直接在荧屏上显示出来。

由于BJT在不同组态时具有不同的端电压和电流,因此,它们的y~J特性曲线也就各不相同。共集与共射组态的特性曲线类似,所以这里着重讨论共射极连接时的y~`特性曲线,对共基极连接时的y~r特性曲线只作简要介绍。