三极管的理解

三极管：全称半导体三极管，又称双极型晶体管。

按结构：NPN管与PNP管

按功率：大、中、小功率管

按半导体材料：硅管、锗管

按频率：高频管和低频管

精要：1.以NPN型为例，接电源正的那块N半导体则是发射区，

           2.被两块N半导体夹住的P半导体则是基区，基区较另两个区薄，即中间那块P半导体较小/薄。

           3.剩下那块N半导体则是集电区。

           4.分别对应引出的三根线则分别是发射极（E）、基极（B）、集电极（C）．

           5.而发射区（N）与基区（P）的交界处即是发射结（EB结），集电区（N）与基区（P）的交界处即是集电结（CB结）。

           6.两个结的本质都是形成一个空间电荷区，是指交界面附近出现的带电离子集中的薄层，又称耗尽层、阻挡层。

           7.由于浓度差导致多子的扩撒运动（P的空穴，N的电子），扩散完剩下与其极性相反的杂质离子，空间电荷区的半部剩下是带负电的杂质离子，另一半部是带整电的杂质离子，因此空间电荷区中就形成一个N区指向P区的内建电场。N→P

           8.要使三极管有放大作用，三极管的发射结必须正偏，集电结必须反偏。

           9.PN结正向偏置时，即P接正极（positive），N接负极（negative），外加电场方向由P→N，由第7条，两者方向相反，减弱了空间电荷区内的电场，即对应于第6条的耗尽层、阻挡层的称谓。空间电荷区宽度减小。多子的扩散运动大大增强，少子漂移减弱，扩散电流占主要地位，即得到大电流的结果。

          10.PN结反向偏置时，即P接负极，N接正极，外加电场方向由N→P，与内建电场方向相同，空间电荷区的电场得到加强，而内建电场的作用则是抑制多子的扩散，内建电场方向是N→P，多子的扩散以一边为例，P的多子空穴要往N扩散，方向是P→N（由于N的多子带负电，扩散方向与P的空穴扩散构成的电流方向是一致的），因而被内建电场所抑制，最后扩散电流迅速减小，少子的漂移运动加强，由于少子足够少，形成的漂移电流仍然很小，且近似为一定值。

        11.9和10点共同构成了PN结正向偏置时电阻很小，反向偏置时电阻很大的单向导电性。

        12.为什么说接电源正的那块N半导体则是发射区：由此而发。

        13.发射区中的多子为什么是自由电子？基区的多子为什么是空穴？（仅对NPN型提出此问题）

N型半导体：N型半导体也称为电子型半导体。N型半导体即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体。

P型半导体：也称为空穴型半导体。P型半导体即空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体。是在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位子，就形成P型半导体。在P型半导体中，空穴为多子，自由电子为少子，主要靠空穴导电。掺入的杂质越多，多子（空穴）的浓度就越高，导电性能就越强。

总结：本质是材料掺杂问题。

      14.三极管的放大过程：依然是以NPN型为例。

发射结正偏，多子电子注入到基区，得到电子电流I（EN),(括号内是脚标），同时地，基区的多子空穴注入到发射区，形成空穴电流I（EP），即以基区为基准，空穴过去，电子过来。发射区的掺杂浓度远大于基区的掺杂浓度（第2点，基区较薄），即I（EN）远远大于I(EP).则发射极电流：I（E)=I（EN）＋I(EP)（可忽略）=I（EN）。

在发射结的多子电子少量的在基区被空穴复合掉后，绝大部分到达集电结。

集电结加反向偏置，到达集电结的电子继续通过集电结，形成电流I（CN），同时地，电子漂移通过集电结，集电区的空穴与基区的电子形成反向饱和电流I（CBO），即以基区为基准，电子过去，空穴过来。反向饱和电流的反向即对应于反向偏置。从而最后得到集电极电流I(C）=I(CN)+I(CBO).

基极电流I（B)=I(E)-I(C).

粗略地理解为I(E)过了一段路到达集电结被削弱了一些得到了I(C),例如途中有少子复合。

而共基电流传输系数α=I(C)/I(E),可以简约为α=I(CN)/I(EN),大小肯定不超过１，一般为0.99-0.995.

I（E）的变化控制I(C)的变化，则三极管是一种电流控制器件。

有人可能会问，这不是把电流变小了吗？哪里放大？我们忘了一个电流I(B)

联立之前的方程可以得到：

实质上，是由I(B)控制I(C)的改变，而β定是大于1的，则达到了放大效果。

 光源检测电路的设计
      利用光敏电阻值随光强弱变化的特性组成光控开关电路，如图4。当无光照射时，光敏电阻阻值很大，
三极管处于截止状态，集电极输出高电平;当有光照射时，光敏电阻阻值变小，三极管饱和导通。将检测到
的高低电平信号送单片机，依此调整车头方向，使其 沿光源方向行驶。检测电路安装在小车车头位置。根据截止集电结、发射结反偏，光敏电阻阻值很大时，集电结极电集电压大于基极电压，集电结反偏；光敏电阻很大时，基极电位接近于0，根据PN结的V-I特性图，正向偏置特性在正向电压0.5V起才会激发，小于这个电压时仍然是反向偏置特性。因此，光敏电阻很大时，三极管处于反向偏置特性。

根据截止集电结、发射结反偏，光敏电阻阻值很大时，集电结极电集电压大于基极电压，集电结反偏；光敏电阻很大时，基极电位接近于0，根据PN结的V-I特性图，正向偏置特性在正向电压0.5V起才会激发，小于这个电压时仍然是反向偏置特性。因此，光敏电阻很大时，三极管处于反向偏置特性。