N多个为甚么@BJT原理

先来个几年前自己造的图

PN结 的单向导电 不是绝对的，
结不在向，得『子』则导，PN结是双极体系，正向导电时，电子和空穴总是一起参与，不过，反向电流却只需一种就可搭载。

PN结 ≠ 二极管  
PN结跟电源直连是不允许的，电源够不着才可正常工作，二极管就是那么一整块芯片，
学过了 二极管 的基本原理与特性，就接着去学 三极管，这样的安排，就会有  “二极管不是反向不通的吗”  这样的纳闷，我认为，应该先对 PN结 取得通盘认识了  才去学三极管会更好吧。

BJT 是双极型有源器件，由两个 PN结 串联而成，结的方向一正一反，正向结的工作是发放，反向结的职责是转运，
反向结只作为功率通道，不提供载流子，所以，BJT 其实只有 Ib 与 Ie ，Ic 不过是 Ie 的延伸，除了作为功率通道，还赋予管子的耐压能力。跨阻及信息传输单向化的机制。

PN结 有两种载流子，Ib 跟 Ie 其实就是 PN结 里的一对儿，由两种载流子分别饰演，角色可以转换，所以，半导体有源器件可有两性，而真空管相当于NPN，｢PNP｣是没有的，
跨导，是一切有源器件的灵魂，BJT 的跨导，就是 PN结 的正向伏安特性，集射二结距离极短，只比两结基区侧最大厚度的总和稍长，比基极引线的线径小得多，加上射极载流子的数量佔压倒性多数，复合损失可以忽略，所以，集电结对 Ie 而言，不单不是障碍，还是康庄大道。

除了跨导，有源器件还有一个共性，就是 管压降必定低于输入行程！
硅基PN结的输入行程是 0.7V，硅BJT发射结的输入行程也是，问题是，功率通道内是远离基极引线的地方，当管子饱和时，该处的 Ube 是否还有 0.7V，
集电结正偏，到底是怎么个偏法，如果是整个集电结全都正偏，我就纳闷，集基射三区是 顺序的，而且没有支路，本质是电阻性，谐振不可能，串联谐振更不可能，那么，集电结偏压如何反转？！

Ie 跳进集电区的机制，是 近场效应，在基础教学对PN结的介绍中是没提及的，
河流入海，咸淡水的边界不是截然分明的，而是有一段(甚至是一大段)的过渡区，PN结载流子的 扩散长度 就相当于这过渡区，集射二结距离若远小于扩散长度，集电结对 Ie 就如无物，只消讯号一到即可通行，
对于讯号或偏置，集电结是阻断的，如果没有讯号或偏置，则流过管子的只有 Icbo，注意，是 cbo ，Iceo 是 Icbo +Ic ，Ic 是 Ie 的延伸，BJT 的营运(载流)模式，是专车制，人通车不通，你要过境，必须用我方的车子，我的车子可以外出，穿州越省，但公交及私家车就不让进不给过。

打乒乓球，大家玩过吧，乒乓球拍长啥样，总有人见过吧，
把 BJT 的集射两极都削至剩下结区，其样子就像两面皆贴胶的乒乓球拍 (拍柄就是基极引线)，
集射二结都是物理结面，正常使用不会破坏，集射两极以基区分隔，短路不可能，那么，Ube＝Ubc＋Uce  到底甚么回事？！
有某论坛的大神告诉我，此乃沟道所致，沟道的成因是 Ie 大量湧进基区而泛滥，这 Ie 跟 MOSFET沟道 的｢性别｣相同，起到的作用也一样，就是把｢球拍两面的胶层｣连通，沟道形成，功率通道只有沟道电阻，不过，PN结 的势垒只是被屏蔽，没有消失，当 Ubc 增至接近 PN结 的门槛电压，Uce 就不会再下降，集电结只是正偏但不会有正向电流。

Ube = Ubc+Uce ，
这串联环路，两节电流不相等，把 Uce 撑起来的，是 Ic ，不是 Ib ，把 射随器 的射极电位撑起的，也是 Ic ，
除非是集基直耦而且是故障状态，否则，集电结大概不该会有正向电流吧？

电流放大倍数与电压增益，是三极管的核心参数，
电压增益有三个层次，就是 极限参数，阻抗及设计，
极限参数是  BVceo/输入行程，这是管子在满负荷时所能做到的最高增益，对输入行程影响最大的是基材，硅管的输入行程就是硅PN结的正向压降，也就是 0.75V，BV 则因管而异，
阻抗增益，就是 集射二结的动态电阻比，这既是 交流增益，又是 轻载时 可达到的最高增益，设计增益(开环增益或闭环增益)就是管子加上 负载与周边配置 组成电路而得到的 电压放大倍数。

跨导，是有源器件的存在价值！
没有 跨导 这个机制，功率增益就堆砌不起来，
跨导，只是 输出电流跟输入端电压 的关系，与 电压控制抑或电流控制 无关宏旨，
BJT 的跨导，就是 PN结 的正向伏安特性，有说，BJT 的跨导比 FET 还高，也许是因它的输入行程远较 FET(不管是 耗尽型还是增强型) 为小。

根据 PN结 的运作原理，PN结 就是个导电的，而且必须有电可导才能玩的元件，所以这就注定，BJT 的驱动(输入)总得吃点电流，
要吃电流，不等于 电流控制，真正的电流控制，输入端对电流只懂反应，流量完全听命于讯号，全无话语权，那就意味着，输入端的电阻为零，实际上，这样的三极管还未出现，退而求其次吧，输入阻抗(动态电阻)近乎零的，倒是早已面世並广泛使用，它就是 BJT 。

BJT 发射结的基极的横向电阻不小(跟这 Ib 相同的普通二极管比它省料多了)，所以，BJT 称之为 电流控制型 其实有点勉强，说成 “以电流控制为佳” 比较合理，因为，它的 电流放大倍数 的线性比跨导好得多，

hFE 跟 β，似乎经常混着用，其实，hFE 是 h参数的一种，是动态（δIc/δIb）参数，既然 hFE 是业界公认的交流参数，那就让 β 只作为直流（Ic/Ib）参数吧，
图中那些像肋骨的水平线反映的，是模拟性有源器件的输出特性，如果整副肋骨的每一条都既水平又等距，则表示这管的 β 跟 Vcc(电源电压)完全无关，hFE 自然也差不到哪里去，输出阻抗无穷大(可作为理想恒流元)，随着科技的发展，有源器件的素质与时俱进，但是，功率愈大愈难造好的情况依然存在。

二极管，是电力的单行道，由 P型及N型 两种半导体组成，功能部件是 PN结，
二极管不是理想的阀门和管道，它有电阻，有渗漏，作为电力通道，『平均主义』应该是最好的，
所以，两种半导体的 掺杂浓度及宽狭短长都相等 是蛮合理的，这样，两区块的功耗 与结面两侧电压应力 的承担都相等了。

对于 LED，我完全不了解，只知道 复合 是它的发光 机制，而发光的地方往往並非正正在于结面，
如果P与N的掺杂浓度相等，则单位面积上的载流子量理应相近，复合发光的活动大可以全数参与，子尽其用，当然，以上所述纯属推测。

复合，对二极管是正常的，对 LED 是必须的，
可是，复合是正向的事，PN结 的正向势垒都不高，而且没有阻断能力，那就无法造出 增益架构，
所以，有源器件都是有反偏结的 (jFET 更是一个反偏结独当大任)，但是，有了反偏结，载流的方式就不一样了，
有源器件，电流传导靠的是扩散，复合成了唱反调拖后腿的行为，「若在江湖混，最好是光棍」，减低复合率是 争取高 β 的必要做法 之一。

本帖最后由 hk6108 于 2018-11-21 13:26 编辑

此楼已丢空多时，今天我想到一件跟复合有关的事，就在这里讲吧，
LED，大多数认为应该恒流驱动，几年前我就想过，可否跟BJT一样给LED盖个帽，令LED变成自镇流而且自带压控调光端子，
不过现在觉着不太现实，因为，恒流须涵盖整个功率(发光)通道，调光所需的功率则愈小愈好，那意味着，这管的基区掺杂不浓而且很薄，电流不能大，能用于复合的载流子不会多到哪儿去，只能成为小功率的LED。

BJT原理的根本，是 载流子的分工，跟二极管不同，三极管要做出增益来，电流传导靠的是载流子，功率环路电流强，要征用的载流子就多，讯号通道电流弱，需要的载流子就少，
按原理来说，两种载流子 等量或成比例 与否，不影响PN结  正向势垒的开阖，不影响二极管的使用，图片中间那个，以N材料取代P区的绝大部份(仅保留电源通道与结区)，那一众打光棍的电子就跳过P壕往N区块里钻，
当 PN结 制成后，跟伏安特性对应的 负流子参与量 就告敲定，在BJT中，减少这个参考量 有助于减小结构性基极电流，为了减小 结构性基极电流 並且 降低载流子的复合机率，可在 不影响使用 的前提下减少一种载流子的数量，所以，BJT 的发射结的掺杂，是一浓一淡而且差别悬殊，是个 极度不对称的二极管。

楼上，

……当 PN结 制成后，跟伏安特性对应的 负流子参与量 就告敲定，在BJT中，减少这个参考量 有助于减小结构性基极电流……，

其中，「负流子」应为 “载流子” ，「参考量」该是 “参与量” ，更正。

β ，本来不属于二极管，不过，二极管正向电流的搭载，两种载流子的参与是根据掺杂浓度为比例的，
只要势垒开通了，载流子就会过境，复合必然发生，但即使是LED或对称PN结，也不会全部载流子都复合掉，
BJT的 β ，是建基于发射结的结构性「β」，但並不仅止于此，集射二结的距离（基区厚度）是三极管层级的结构性兼条件性因数，表现出来的就是 厄利效应 及 个体差异。