三極體的發射極與集電極之間的關係

2020-08-05 TsinghuaZhuoqing
三極體的發射極與集電極之間的關係

在兩篇關於通過二極體PN結測量Boltzmann常熟的博文中 PN結中存在的Boltzmann常數[1] 以及 利用二極體的P-N結的I-V特性測量Boltzmann常數給出了 使用NPN三極體來獲得PN結的電壓與電流之間的關係。而不是直接通過測量二極體的PN結的電壓與電流的關係測量Boltzmann常數。其中具體的半導體內部的原因還需要後面進一步的文獻調研。但是在上面的測量關係中，存在一個平時沒有注意到的問題，那麼是三極體的發射極對集電極電壓的影響。

■ 測量電路

將NPN電晶體的基極接地，通過電阻R1連接可調電壓源。通過數控可調電壓源來改變NPN電晶體的發射極的電流，進而改變了電晶體的發射極的電壓。 使用萬用表測量三極體集電極對地之間的電壓VC。

三極體的發射極與集電極之間的關係

下面測量VALL，VR， VC之間的關係。

01實驗測量結果

1. NPN:3904

三極體的發射極與集電極之間的關係

▲ 發射極電壓與集電極電壓之間的關係

三極體的發射極與集電極之間的關係

▲ 發射極電壓與集電極電壓之間的關係

1. NPN:1906

三極體的發射極與集電極之間的關係

▲ 1906的發射極與集電極之間的關係

3. NPN:8050

三極體的發射極與集電極之間的關係

▲ 8050三級的發射極電壓與集電極電壓之間的關係

※ 結論

通過實驗研究可以看到三極體，在基極直接接地的情況下，發射極的電壓與集電極之間具有很強的耦合關係。這一點本質上來自於三極體內部的特殊結構，也由此產生了獨特的電流放大功能。

在實驗中也揭露了：

  1. 在發射極與基極都接地的情況下，空載的集電極電壓表現出了一個高電壓電位。那麼這個點位是否能夠對外輸出電能呢？
  2. 不同的三極體上述控制關係也有所變化？那麼這與三級的管特性（電流放大倍數、耐壓等）有什麼關係呢？

參考資料

[1] PN結中存在的Boltzmann常數: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/107136205

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  • 三極體的原理、參數 、應用、檢測……
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  • NPN三極體共發射極放大電路圖分析
    這兩個電流的方向都是流出發射極的，所以發射極E上就用了一個箭頭來表示電流的方向。三極體的放大作用就是：集電極電流受基極電流的控制（假設電源能夠提供給集電極足夠大的電流的話），並且基極電流很小的變化，會引起集電極電流很大的變化，且變化滿足一定的比例關係：集電極電流的變化量是基極電流變化量的β倍，即電流變化被放大了β倍，所以我們把β叫做三極體的放大倍數（β一般遠大於1，例如幾十，幾百）。
  • 通俗易懂的三極體工作原理
    其次，三極體工作必要條件是(a)在B極和E極之間施加正向電壓(此電壓的大小不能超過1V);(b)在C極和E極之間施加反向電壓(此電壓應比eb間電壓較高);(c)若要取得輸出必須施加負載。由於B極和E極之間有正向電壓，所以電子從發射極向基極移動，又因為C極和E極間施加了反向電壓，因此，從發射極向基極移動的電子，在高電壓的作用下，通過基極進入集電極。於是，在基極所加的正電壓的作用下，發射極的大量電子被輸送到集電極，產生很大的集電極電流。(2)基極無電流流動時。
  • 三極體的放大作用
    三極體中載流子的傳輸過程:詳細請看：半導體三極體ppt 文檔。載流子的傳輸過程(1) 發射。 (2) 擴散和複合。 (3) 收集。 2.
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