N多个为甚么@BJT原理

只看该作者 · 2018-11-16 13:25

先来个几年前自己造的图

只看该作者 · 2018-11-16 13:39

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。

只看该作者 · 2018-11-16 13:59

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。

只看该作者 · 2018-11-16 21:57

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。

只看该作者 · 2018-11-17 00:57

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。

只看该作者 · 2018-11-17 01:25

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？！

只看该作者 · 2018-11-17 12:40

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。

只看该作者 · 2018-11-18 01:19

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。

只看该作者 · 2018-11-18 23:45

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？

只看该作者 · 2018-11-19 17:02

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。

只看该作者 · 2018-11-19 20:20

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。

只看该作者 · 2018-11-19 22:50

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 。

只看该作者 · 2018-11-20 01:45

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。

只看该作者 · 2018-11-20 17:53

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。

只看该作者 · 2018-11-20 19:49

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。

只看该作者 · 2018-11-20 21:21

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。

只看该作者 · 2018-11-21 12:15

本帖最后由 hk6108 于 2018-12-9 21:36 编辑

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。

只看该作者 · 2018-11-21 13:25

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。

只看该作者 · 2018-11-21 16:15

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。

只看该作者 · 2018-11-21 18:39

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。