二極管與三極管的工作原理是什么

二極管工作原理 （正向?qū)щ姡聪虿粚?dǎo)電）

晶體二極管為一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的p-n結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場(chǎng)。當(dāng)不存在外加電壓時(shí)，由于p-n 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。 

當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。（這也就是導(dǎo)電的原因）

當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí)，外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)進(jìn)一步加強(qiáng)，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無(wú)關(guān)的反向飽和電流。（這也就是不導(dǎo)電的原因）

三極管的工作原理（電流放大作用）

三極管是一種控制元件，主要用來(lái)控制電流的大小，以共發(fā)射極接法為例（信號(hào)從基極輸入，從集電極輸出，發(fā)射極接地），當(dāng)基極電壓UB有一個(gè)微小的變化時(shí)，基極電流IB也會(huì)隨之有一小的變化，受基極電流IB的控制，集電極電流IC會(huì)有一個(gè)很大的變化，基極電流IB越大，集電極電流IC也越大，反之，基極電流越小，集電極電流也越小，即基極電流控制集電極電流的變化。但是集電極電流的變化比基極電流的變化大得多，這就是三極管的放大作用。IC 的變化量與IB變化量之比叫做三極管的放大倍數(shù)β（β=ΔIC/ΔIB, Δ表示變化量。），三極管的放大倍數(shù)β一般在幾十到幾百倍。放大電路的組成原理（應(yīng)具備的條件）

（1）：放大器件工作在放大區(qū)（三極管的發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置）

（2）：輸入信號(hào)能輸送至放大器件的輸入端（三極管的發(fā)射結(jié)）

（3）：有信號(hào)電壓輸出。

判斷放大電路是否具有放大作用，就是根據(jù)這幾點(diǎn)，它們必須同時(shí)具備。

晶體三極管（以下簡(jiǎn)稱(chēng)三極管）按材料分有兩種：儲(chǔ)管和硅管。而每一種又有NPN和PNP兩種結(jié)構(gòu)形式，但使用最多的是硅NPN和PNP兩種三極管，兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同的，下面介紹的是NPN硅管的電流放大原理。

圖一是NPN管的結(jié)構(gòu)圖，它是由2塊N型半導(dǎo)體中間夾著一塊P型半導(dǎo)體所組成，從圖可見(jiàn)發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的PN結(jié)稱(chēng)為發(fā)射結(jié)，而集電區(qū)與基區(qū)形成的PN結(jié)稱(chēng)為集電結(jié)，三條引線分別稱(chēng)為發(fā)射極e、基極b和集電極。 

當(dāng)b點(diǎn)電位高于e點(diǎn)電位零點(diǎn)幾伏時(shí)，發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài)，而C點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位幾伏時(shí)，集電結(jié)處于反偏狀態(tài)，集電極電源Ec要高于基極電源Ebo。 

制造三極管時(shí)，有意識(shí)地使發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子濃度大于基區(qū)的，同時(shí)基區(qū)做得很薄，而且，要嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量，這樣，一旦接通電源后，由于發(fā)射結(jié)正確，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子（電子）極基區(qū)的多數(shù)載流子（控穴）很容易地截越過(guò)發(fā)射結(jié)構(gòu)互相向反方各擴(kuò)散，但因前者的濃度基大于后者，所以通過(guò)發(fā)射結(jié)的電流基本上是電子流，這股電子流稱(chēng)為發(fā)射極電流Ie。 

由于基區(qū)很薄，加上集電結(jié)的反偏，注入基區(qū)的電子大部分越過(guò)集電結(jié)進(jìn)入集電區(qū)而形成集電集電流Ic，只剩下很少（1-10%）的電子在基區(qū)的空穴進(jìn)行復(fù)合，被復(fù)合掉的基區(qū)空穴由基極電源Eb重新補(bǔ)紀(jì)念給，從而形成了基極電流Ibo根據(jù)電流連續(xù)性原理得： 

Ie=Ib+Ic 

這就是說(shuō)，在基極補(bǔ)充一個(gè)很小的Ib，就可以在集電極上得到一個(gè)較大的Ic，這就是所謂電流放大作用，Ic與Ib是維持一定的比例關(guān)系，即： 

β1=Ic/Ib a

式中：β--稱(chēng)為直流放大倍數(shù)， 

集電極電流的變化量△Ic與基極電流的變化量△Ib之比為： 

β= △Ic/△Ib 

式中β--稱(chēng)為交流電流放大倍數(shù)，由于低頻時(shí)β1和β的數(shù)值相差不大，所以有時(shí)為了方便起見(jiàn)，對(duì)兩者不作嚴(yán)格區(qū)分，β值約為幾十至一百多。 

三極管是一種電流放大器件，但在實(shí)際使用中常常利用三極管的電流放大作用，通過(guò)電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯笞饔谩?/p>

以下用NPN三極管為例說(shuō)明其內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)規(guī)律和電流放大原理

1、發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴(kuò)散電子：由于發(fā)射結(jié)處于正向偏置，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子（自由電子）不斷擴(kuò)散到基區(qū)，并不斷從電源補(bǔ)充進(jìn)電子，形成發(fā)射極電流IE。

2、電子在基區(qū)擴(kuò)散和復(fù)合：由于基區(qū)很薄，其多數(shù)載流子（空穴）濃度很低，所以從發(fā)射極擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子只有很少部分可以和基區(qū)空穴復(fù)合，形成比較小的基極電流IB，而剩下的絕大部分電子都能擴(kuò)散到集電結(jié)邊緣。

3、集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散過(guò)來(lái)的電子：由于集電結(jié)反向偏置，可將從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)并到達(dá)集電區(qū)邊緣的電子拉入集電區(qū)，從而形成較大的集電極電流IC。晶體三極管的電流放大作用 

晶體三極管具有電流放大作用，其實(shí)質(zhì)是三極管能以基極電流微小的變化量來(lái)控制集電極電流較大的變化量。這是三極管最基本的和最重要的特性。我們將 ΔIc/ΔIb的比值稱(chēng)為晶體三極管的電流放大倍數(shù)，用符號(hào)“β”表示。電流放大倍數(shù)對(duì)于某一只三極管來(lái)說(shuō)是一個(gè)定值，但隨著三極管工作時(shí)基極電流的變化也會(huì)有一定的改變 

三極管的電流放大原理晶體三極管（以下簡(jiǎn)稱(chēng)三極管）按材料分有兩種：鍺管和硅管。 而每一種又有NPN和PNP兩種結(jié)構(gòu)形式，但使用最多的是硅NPN和PNP兩種三極管，兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同的，下面僅介紹NPN硅管的電流放大原理。

圖一:晶體三極管（NPN）的結(jié)構(gòu)

圖一是NPN管的結(jié)構(gòu)圖，它是由2塊N型半導(dǎo)體中間夾著一塊P型半導(dǎo)體所組成，從圖可見(jiàn)發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的PN結(jié)稱(chēng)為發(fā)射結(jié),而集電區(qū)與基區(qū)形成的 PN結(jié)稱(chēng)為集電結(jié),三條引線分別稱(chēng)為發(fā)射極e、基極b和集電極。當(dāng)b點(diǎn)電位高于e點(diǎn)電位零點(diǎn)幾伏時(shí)，發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài)，而C點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位幾伏時(shí)，集電結(jié)處于反偏狀態(tài)，集電極電源Ec要高于基極電源Ebo。

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