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关于三极管的疑问

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楼主
本帖最终由 liumangyang 于 2019-7-16 08:18 修改

自己工科,电学相关专业,一般电子工程师一枚。从大学学习模仿电路开端,就一向没有能了解理顺NPN/PNP型晶体管的基级电流终究关于管子的全体作业意味着什么,基极电流Ib是怎样操控集电极电流Ic的。归纳起来有两个问题:1:集电极电流是怎样样反向经过集电极PN结的,2:基极电流Ib是怎样样去影响并操控集电极电流的。作业数年后,翻看了N本模仿电路书,查找了N次网络,询问过N个经验丰富的电工和数个刚刚结业的面试者,没有一次能够了解阐明NPN/PNP型晶体管的基级电流终究是怎样样去影响管子以抵达操控集电极电流Ic的,网上和我相同有疑问的电工不在少数。大大都书本都仅仅泛泛地说了射极电流中的电子会有一部分分散到基极,并保持一个份额,也便是β,直接过渡到定论Ic = βIb。集电极PN结分明是反向偏置的,为什么电流能从集电极(N端)经过基极(P端)抵达发射极的
问题
    为了更好的阐明三极管作业的整个作业进程,我先抛出来三个问题:
       1:咱们都知道PN结有单向导电性,三极管的结构如下图,那三极管共射接法的时分为什么电流能够反向经过极电PN结。
      
2:基极电流Ib是怎样样去影响并操控集电极电流的,大大都书本都仅仅泛泛地说了射极电流中的电子会有一部分分散到基极,并保持一个份额,也便是β,直接过渡到定论Ic = βIb。然后用类似于下图的比方性质去解说。关于运用层面来说的确没有问题,这样运用三极管的产品随处可见,包含我从前的许多电路。可是作业多年后,逐渐会发现,凡事都有一个原因。那么三极管为什么会有这样的作用呢?从微观视点上怎样解说Ib操控Ic呢?这个进程是怎样样的。为什么有这个疑问的原因是拿场效应管MOSFET来阐明的话,许多模仿电路书本和材料都非常具体、明晰的了描绘了栅极电压是怎样操控漏源之间的导电沟道的。可是到了三极管这儿就一向被含糊其词过去了。

感谢各位的指引和答复,这几天网上网罗了一番,问题总算有了一个明晰的答复,而不是那种类比性质的比方了。我做成了一个简略的文档与咱们一同谈论一下。
@whtwhtw @西门看雪 @叶春勇 @戈卫东 @刘志伟

还有一个比较大的疑问想寻求咱们协助,纷歧定要公式推导,哪怕思路和原理性的解说也行。由于我真实无法把这个公式和Iceo、Icbo的界说联络起来。问题如下:
许多模仿电路书上(包含童诗白版别)都直接将Iceo = (1 + β)Icbo,都是直接
给出的公式。可是咱们细心看看Iceo 界说和Icbo 的界说:
Iceo:是指在基极B 开路,集电极C 发射极E 南北极在规矩电压时之间的漏电流。也就
是器材手册上的Iceo
Icbo:是指的发射极开路时集电极、基极之间的反向电流值
从界说上我一向不了解怎样能得到上面的公式定论?这个疑问至今依然没有找到合
适的解说。我也测验找过许多材料,但现在仍未得解。并且我也以为这个联络是应
该相关影响扩大倍数β 的真实原因。



   

继续数年的疑问得以解开 三极管(BJT)基极电流Ib是操控集电极电流Ic问题释疑.pdf.pdf

2.08 MB, 下载次数: 19

谈论

liumangyang 2019-7-12 14:32 回复TA
@whtwhtw :这个我网上看过,比模仿电路书本上好许多。可是有许多一部分也是选用形象比方的方法,我自己搜集整理了一个简略的文档,供咱们参看谈论 
whtwhtw 2019-7-10 12:08 回复TA
见回复:http://www.ihm88i.com/icview-2833732-1-1.html 
沙发
| 2019-7-8 11:46 | 只看该作者
假如必定要用水流来了解三极管的作业,主张改行不要学什么电子了吧。
板凳
 楼主 | 2019-7-8 13:59 | 只看该作者
戈卫东 宣布于 2019-7-8 11:46
假如必定要用水流来了解三极管的作业,主张改行不要学什么电子了吧。

我的问题是许多都是以水流的的这种图来比方解说,很少有解说清楚的。那能讨教一下这个问题,基极电流Ib是怎样样去影响并操控集电极电流的?
地板
 楼主 | 2019-7-8 13:59 | 只看该作者
戈卫东 宣布于 2019-7-8 11:46
假如必定要用水流来了解三极管的作业,主张改行不要学什么电子了吧。

我的问题是许多都是以水流的的这种图来比方解说,很少有解说清楚的。那能讨教一下这个问题,基极电流Ib是怎样样去影响并操控集电极电流的?
5
| 2019-7-8 14:56 | 只看该作者
快快快
6
| 2019-7-8 14:56 | 只看该作者
我对三极管是来自datasheet:
三极管ib和ic成β倍,ic增大,β减小。、
至于为了解说三极管为什么是这样,引入了新的概念,电场呀,多子,少子,空穴呀。
为了解说这些,又要界说多子,少子,空穴,
这样循环搞下去,不是个事。
所以,教科书的解说仅仅某篇论文的假说。
为什么是假说呢,由于三极管的模型和mos管的模型,还在更新。表明三极管和mos管有些东西还没搞清楚。
7
| 2019-7-8 15:17 | 只看该作者
咱们大部分电子工程师,是面向工程运用的,只需知道怎么运用三极管,怎么核算,现已足够了。
咱们又不是物理学家,又不是研讨m88明升的,何须对内部机制了解的很清楚呢?
合理定位自己很重要,人生苦短,要学的东西许多,不能样样精通。
8
 楼主 | 2019-7-8 15:24 | 只看该作者
叶春勇 宣布于 2019-7-8 14:56
我对三极管是来自datasheet:
三极管ib和ic成β倍,ic增大,β减小。、
至于为了解说三极管为什么是这样, ...

的确如此,关于运用层面是没有问题。我也是相同,尽管不了解,可是运用了许多年。但这么多年过去了这个疑问一向存在,并且在做许多失效件剖析的时分,许多时分就无法下手了。咱们的确不在屋里剖析,可是直观了解也是非常重要的,这是我个人的了解。
9
 楼主 | 2019-7-8 15:26 | 只看该作者
gx_huang 宣布于 2019-7-8 15:17
咱们大部分电子工程师,是面向工程运用的,只需知道怎么运用三极管,怎么核算,现已足够了。
咱们又不是物 ...

的确如此,关于运用层面是没有问题。我也是相同,尽管不了解,可是运用了许多年。但这么多年过去了这个疑问一向存在,并且在做许多失效件剖析的时分,许多时分就无法下手了。并且这个疑问我查阅许多文献也没有得解
10
| 2019-7-8 15:43 | 只看该作者
最终那个 水管的 很形象啊
11
| 2019-7-8 15:51 | 只看该作者
这个能够看看美国国防部的的可靠性规划mil-hdbk-338b2
其间三极管的可靠性规划有
1、结温
2、vcb,vce,vbe
3、电流
4、功耗
5、安全运转区间
我刚搞电子规划,常常碰到三极管失效,且三极管极易失效。电流都够呀。可是其他当地不行。
例如三极管驱动继电器,瞬间的电压很吓人。vce都是80V以上。一个24v的继电器,电动势高达400V。
假如你的电路板,三极管是和他人接口的,你不考虑短路,也很简略坏。假如这个三极管仅仅给他人一个低电平信号,你就能够串个100欧的电阻。这样三极管可靠性急速提高。
所以在三极管电路规划的时分,首先要区别是pcb板内的电路(不与人对接),仍是pcb板外的(与他人对接)。
12
 楼主 | 2019-7-8 16:07 | 只看该作者
叶春勇 宣布于 2019-7-8 15:51
这个能够看看美国国防部的的可靠性规划mil-hdbk-338b2
其间三极管的可靠性规划有
1、结温

谢谢你的回复。是的,的确是。公司规划中等,最近有一些失效的事例原厂也给出剖析陈述。可是许多时分换一个视点,器材自身也是一个工业产品,当然原厂在出厂的情况下会最必定的测验。可是这个测验有掩盖到什么样一个程度呢?回到产品端,假如一个产品里边1/10000的失效件都是由于一个器材出问题而导致失效,则必然会需求具体考量规划非常充沛。原厂的器材批次产品是否契合手册。所以一向有与原厂具体谈论许多器材失效的阅历,这个帖子仅仅贴出来和咱们谈论关于三极管的一些疑问。
13
 楼主 | 2019-7-8 16:10 | 只看该作者
hobbye501 宣布于 2019-7-8 15:43
最终那个 水管的 很形象啊

问题就在于这个仅仅形象示意图,那用工科的思想,至少需求在原理上能够直观的解说三极管操控的机理。这个便是这个帖子的疑问
14
| 2019-7-8 16:16 | 只看该作者
liumangyang 宣布于 2019-7-8 16:10
问题就在于这个仅仅形象示意图,那用工科的思想,至少需求在原理上能够直观的解说三极管操控的机理。这个 ...

我的了解是 电子的流向和实际上是相反的  看不到的东西 知道就能够
15
| 2019-7-8 16:41 | 只看该作者
本帖最终由 xmar 于 2019-7-8 16:45 修改

基极电流Ib是怎样样去影响并操控集电极电流的?NPN三极管结构:基区b是很薄的P型硅,发射区e是电子浓度很高的N型硅,集电区c是电子浓度较低的N型硅。Ic电子流(与电流方向相反,不是电流)从e 到 c。基区就像可控的闸口,操控e到c的电子多少。在Ib巨细的影响下基区的厚度会发生变化:Ib大基区变薄,经过闸口的电子变多;Ib小基区厚,经过闸口的电子变小。  能够这样简略了解。精确了解明升备用网址三极管原理杂乱需求量子力学的许多概念。
16
| 2019-7-8 21:32 | 只看该作者
没找对材料吧。。。

17
| 2019-7-9 08:24 | 只看该作者
一个正向偏置的PN结,N区的电子很简略抵达P区。
一个反向偏置的PN结,P区的电子很简略抵达N区。
18
| 2019-7-9 10:15 | 只看该作者
本帖最终由 刘志伟 于 2019-7-9 10:16 修改

      良久没来,第一篇看到这个,感到很欣喜。由于你会问这种原理性问题,最少你知道了根底科学的重要性,而不是一味的听他人说这个东西便是这样的,不深究原理。国内的电子工程师99%都是这样吧(最少我周边的作业5年以上的都是这样),所以水平才比不上国外吧。我最初也有这个问题,找了良久答案后,经过自己剖析,算是弄清楚了吧。其实,你这几个问题都只要一个答案:之所以能扩大,便是由于由于三极管自身的物理制作工艺决议了它才有扩大的功用。
       三极管制作工艺,百度百科上解说:在制作三极管时,有意识地使发射区的大都载流子浓度大于基区的,一同基区做得很薄,并且,要严格操控杂质含量,这样,一旦接通电源后,由于发射结正偏,发射区的大都载流子(电子)及基区的大都载流子(空穴)很简略地跳过发射结互相向对方分散,但因前者的浓度基大于后者,所以经过发射结的电流基本上是电子流,这股电子流称为发射极电流子。
       你能够参阅童诗白、华成英的《明升体育根底》第四版的51页——晶体管内部载流子运动,再依据这个制作工艺,参阅PN结、正反向偏置电压、电子的分散、漂移运动,你应该就能了解了。
       留意:这个剖析里边,三极管的制作工艺是底子,你有必要站在它的制作工艺上看待这个粒子运动,否则你是不知道为什么会这样运动的。
        假如你有不懂得,欢迎一同谈论。共勉。
19
| 2019-7-9 10:18 | 只看该作者
刘志伟 宣布于 2019-7-9 10:15
良久没来,第一篇看到这个,感到很欣喜。由于你会问这种原理性问题,最少你知道了根底科学的重要性, ...

这个百度的解说里边,还有一个集电极工艺没说清楚,集电极面积会做得很大。你首要参阅《明升体育根底》里的解说,百度百科这儿不完整。
20
 楼主 | 2019-7-9 12:05 | 只看该作者
刘志伟 宣布于 2019-7-9 10:15
良久没来,第一篇看到这个,感到很欣喜。由于你会问这种原理性问题,最少你知道了根底科学的重要性, ...

是啊,我从大学上完模仿电路开端,一向到结业作业后的N年,这个疑团一向都没有解开。童诗白的模仿电子书本我现在身边就有,我也看过不下十遍了,里边关于载流子等内容的剖析是明晰的,可是我觉得有一点也没有阐明清楚便是基极的电流Ib是什么样的物理机制去影响可操控Ic的。包含里边关于三极管饱满条件的判别我其实也持必定的置疑情绪。
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