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三極管的正偏置和反偏置

2018-04-23

偏置一般包括電壓電流正向的和反向(負向)例如晶體管構(gòu)成的放大器要做到不失真地將信號電壓放大,就必須保證晶體管的發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏。即應該設(shè)置它的工作點。所謂工作點就是通過外部電路的設(shè)置使晶體管的基極、發(fā)射極和集電極處于所要求的電位(可根據(jù)計算獲得)。這些外部電路就稱為偏置電路(可理解為,設(shè)置PN 結(jié)正、反偏的電路),偏置電路向晶體管提供的電流就稱為偏置電流。

 

正向偏置

 

PN結(jié)正偏時,外部電場的方向是從P區(qū)指向N區(qū),顯然與內(nèi)電場的方向相反,這時外電場驅(qū)使P區(qū)的空穴進入空間電荷區(qū)抵消一部分負空間電荷,同時N區(qū)的自由電子進入空間電荷區(qū)抵消一部分正空間電荷,結(jié)果使空間電荷區(qū)變窄,內(nèi)電場被削弱。內(nèi)電場的削弱使多數(shù)載流子的擴散運動通常形成較大的擴散電流(擴散電流由多子的定向移動形成,得以增強,PN 結(jié)對正向簡稱為電流)。在一定范圍內(nèi),外電場愈強,正向電流愈大, 電流呈低電阻狀態(tài),這種情況在電子技術(shù)中稱為PN結(jié)的正向?qū)ā?/span>

 

半導體在無外加電壓的情況下,擴散運動和漂移運動處于動態(tài)平衡,動態(tài)平衡狀態(tài)下通過PN結(jié)的電流為零。這時,如果在PN結(jié)兩端加上電壓,擴散與漂移運動的平衡就會被破壞,PN結(jié)將顯示出其單向?qū)щ姷男阅堋?/span>

 

在一定范圍內(nèi),外電場愈強,正向電流愈大,PN結(jié)對正向電流呈低電阻狀態(tài),這種情況在電子技術(shù)中稱為PN結(jié)的正向?qū)ā?/span>

 

PN結(jié)的正向?qū)щ娦?,是?gòu)成半導體器件的主要工作機理。

 

反向偏置

 

PN結(jié)反向偏置時,外加電場與空間電荷區(qū)的內(nèi)電場方向一致,同樣會導致擴散與漂移運動平衡狀態(tài)的破壞。外加電場驅(qū)使空間電荷區(qū)兩側(cè)的空穴和自由電子移走,使空間電荷區(qū)變寬,內(nèi)電場增強,造成多數(shù)載流子擴散運動難于進行,同時加強了少數(shù)載流子的漂移運動,形成由N區(qū)流向P區(qū)的反向電流。但由于常溫下少數(shù)載流子恒定且數(shù)量不多,故反向電流極小。電流小說明PN結(jié)的反向電阻很高,通??梢哉J為反向偏置的PN結(jié)不導電,基本上處于截止狀態(tài),這種情況在電子技術(shù)中稱為PN結(jié)的反向阻斷。

 

當外加的反向電壓在一定范圍內(nèi)變化時,反向電流幾乎不隨外加電壓的變化而變化。這是因為反向電流是由少子漂移形成的,在熱激發(fā)下,少子數(shù)量增多,PN結(jié)反向電流增大。換句話說,只要溫度不發(fā)生變化,少數(shù)載流子的濃度就不變,即使反向電壓在允許的范圍內(nèi)增加再多,也無法使少子的數(shù)量增加,反向電流趨于恒定,因此反向電流又稱為反向飽和電流。值得注意的是,反向電流是造成電路噪聲的主要原因之一,因此,在設(shè)計電路時,必須考慮溫度補償問題。


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