N多个为甚么@BJT原理

发表于 2018-11-16 13:25

先来个几年前自己造的图

发表于 2019-1-8 01:47

hk6108 发表于 2018-11-21 12:15
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 ...

用igbt结构就可搞定，
发射结(控制端，可做成bjt或mosfet形式)力求减少复合，第二发射结为发光结，最大限度利用复合作用，既能发强光又可削弱正反馈，这样，LED与晶体管就合为一体，不用另加晶体管来驱动。

发表于 2018-12-21 18:20

hk6108 发表于 2018-12-21 16:52
PN结有光敏性，正反向皆可用，
正向是光伏模式，反向是光电模式，
光伏模式，电动势是 P正N负 (给 PN结 ...

还有，如果是光伏模式，发射结的光伏电动势对集电结是正偏，可惜，这电动势全被集电结的正向压降吃掉了，
更糟的是，一个 PN结的光伏电动势可能连门槛电压都不够，无法使集电结的正向势垒松开，换言之。把光敏三极管当作光伏电池来用，电都被集电结堵截或消耗了，根本就出不来！

发表于 2018-12-21 16:52

PN结有光敏性，正反向皆可用，
正向是光伏模式，反向是光电模式，
光伏模式，电动势是 P正N负 (给 PN结正偏，然后光照，PN结会反过来向电池充电)，这跟 NPN管开通的需求不符，
所以，光敏三极管只能是光电模式，也就是以集电结为光敏单元(Icbo 就是暗电流)，受光导电可驱动发射结，使管子开通。

hk6108 · 发表于 2018-11-27 01:10

发射结与集电结皆可单独使用，只是耐压不一样，
测量它俩的伏安特性，都跟一般的小功率二极管没甚分别，那就意味着，基区横向电阻的程度，不至于大得对小功率伏安特性有所歪曲，基区的横向压降梯度及其影响，是大注入时才会发生的。

发表于 2018-11-27 00:38

计算工作点与动态范围，咱们画负载线，直流的，交流的，横的竖的斜的，
13楼的图，把发射结的输入特性(红线)画进去，那些｢肋骨｣上标注的 Ib 值，就是属于这条红线的，这红线，其实也是BJT的负载线之一！
18楼的图，中间那个就是个BJT化的不对称二极管，等于把集基两极短接，特性跟真正的二极管一样，性能亦相近，集基短接时，Uce＝Ube，是放大区的边缘，离临界饱和还差一点点，β 的比例关系依然妥妥的，利用这比例关系，找个跟它完全一样的管子，就可把参考电流复制过来，电流镜就是这样运作的。

发表于 2018-11-24 15:30

hk6108 发表于 2018-11-21 21:12
以 18楼的图为例，假设 P区预装了十个空穴，N区掺入了一千个电子，
那么理论上，β 该为 100，但根据 PN ...

单个二极管的载流子赴运比例不会变化，但在 BJT 里，发射结不是整个二极管，BJT 才是『二极管』的全部！
所以，当 Ib 给定时，两种载流子的含量呈差动变化，BJT 放大的功能，就是载流子分配关系的利用，β 是以 Ib 为中心的，那就意味着，当 β 变化时，Ib 中的基极电流分量会跟 Ic 的大小一齐变化。

发表于 2018-11-23 20:50

Iceo 是由 Icbo 和 Ic 组成的，是基极悬空时的漏电电流，跟 Icbo 一样，几乎不随 Vcc 而变，可以说，反偏的PN结是个微电流恒流元，对宏观而言则可视为阻断状态，
讯号是直接加到发射结的，Icbo 並不受讯号的影响，藉着近场效应，IE可经集电结走出去，这时，Ic 就是集电结的「漏电」电流，而集极端子远离结区，Ib 不能从电源进来，所以，发射结的状态不受 Vcc 的影响，而且，集电结本身若无破损，就一直保持空乏状态，不会有载流子可供调遣，仿似绝缘，所以，BJT的跨导只反映发射结的正向特性，只听命于讯号，不卖电源的账，恒流就是这样做到的。

发表于 2018-11-22 20:18

Ic 跟 Ib 的关系，既非主从控制，亦不是集体同步，而是共生联动！
导线的电流完全是负载说了算，阀门所属管道的的流量则取决于阀门自己的开度，变压(互感)器的电流存在比例关系但没有共用环路，N连可调器件的每个单元是独立的，虽同轴联调但彼此各不相干，
输电线材中的自由电子，相当于水，半导体内的载流子，则既为搬运工又是构成阀门的零件，三股电流的关系，不是 “(基+集)→射” ，而是 “射→(集&基)” ，阀是主导者，射极电流透过阀的参数而分配，β 是建基于 α 的，欲了解 β ，该先把 α 搞懂！

hk6108 · 发表于 2018-11-21 21:12

以 18楼的图为例，假设 P区预装了十个空穴，N区掺入了一千个电子，
那么理论上，β 该为 100，但根据 PN结运作原理，电子不可能被 Vcc(电源) 抽个一颗不剩，如果十个空穴全部复合，基极就需要电子十颗，那么，β 就成了 99，
在 BJT 中，集射二结是有距离的，这距离使电子的分配发生变化，假设另有十五颗转投基极去了，那么，成为 Ic 的电子数量就是九百七十五，Ic 变化不大，Ib 却翻了一番，就这样，β 由99掉至39了，
从操作原理及宏观效果来看，是 Ib 控制 Ic ，可实际上，「阀门」只得一个，控制者是电压(不管讯号性质是电压源抑或电流源)，集基射三股电流都是受控者，只会在讯号与功率两路通道按先天敲定的比例分配。

发表于 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。

发表于 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。

发表于 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。

发表于 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。

发表于 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。

发表于 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。

发表于 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。

king5555 · 发表于 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。

发表于 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 。

发表于 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。

发表于 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。

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