双极结晶体管(BJT)理论

学习数学分析电路需要大量的学习和实践。通常情况下，学生通过做大量的例题并对照课本或老师提供的答案进行练习。虽然这很好，但还有更好的方法。

你会学到更多建立和分析实际电路让你的测试设备来提供“答案”，而不是书本或其他人。对于成功的电路构建练习，遵循以下步骤:

1. 在电路构造之前仔细测量和记录所有元件的值，选择足够高的电阻值，使任何有源元件不太可能受到损坏。
2. 画出待分析电路的原理图。
3. 在面包板或其他方便的介质上仔细地构造这个电路。
4. 检查电路构造的准确性，沿着每根电线到每一个连接点，并在图上逐个验证这些元件。
5. 数学分析电路，解决所有的电压和电流值。
6. 仔细测量所有电压和电流，以验证您分析的准确性。
7. 如果有任何实质性的错误(大于几个百分点)，仔细检查你的电路结构与图表，然后仔细地重新计算值和重新测量。

当学生第一次学习半导体器件时，他们很可能因为电路连接不当而损坏半导体器件，我建议他们使用大的、高瓦数的组件(1N4001整流二极管、to -220或to -3外壳功率晶体管等)，使用干电池电源而不是台式电源。这降低了部件损坏的可能性。

通常，避免非常高和非常低的电阻值，以避免测量误差引起的仪表“负载”(在高端)和避免晶体管烧坏(在低端)。我推荐电阻在1 kΩ和100 kΩ之间。

节省时间和减少出错可能性的一种方法是，从一个非常简单的电路开始，然后在每次分析后逐步添加组件以增加其复杂性，而不是为每个实践问题构建一个全新的电路。另一种节省时间的技术是在各种不同的电路配置中重复使用相同的组件。这样，您就不必重复度量任何组件的值。

晶体管的功率耗散由下式给出:

$P = I_C (V_{CE} + frac{V_{BE}}{beta})$

在已知其他变量的情况下，通过这个方程求出。

假设我们只知道工作晶体管的发射极和基极电流，并希望从这些信息计算β。我们需要用I来定义cast_E和我_B相反的我_C和我_B．

用代数代换公式\(\beta= \frac{I_C}{I_B}\)，使beta (β)用I定义_E和我_B．你可能会发现以下公式在你的工作中有帮助:

类似于β的双极结晶体管参数是“α”，用希腊字母α表示。定义为集电极电流与发射极电流的比值:

$ $ \α= \压裂{I_C} {I_E} $ $

对这个公式进行代数替换，使定义为a函数αβ:\ \ = f(\β)\)。换句话说，代入并处理这个方程直到方程的一边只有一个变量而另一边只有一个变量。

你可能会发现以下公式在你的工作中很有帮助:

$ $ \β= \压裂{I_C} {I_B } \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ I_E = I_C + I_B $ $

技术人员使用万用表的“二极管检查”功能来识别BJT上的终端。只有两个地方可以获得非无限的读数，它们是:

根据这些测量，确定这是哪种类型的BJT (PNP或NPN)，并确定所有三个终端。

电流通过双极结晶体管的集电极端传导，需要基极-发射极电流将少数载流子“注入”到基极区。这些载流子只有被注入到基极区域后，才能被施加在发射极和集电极之间的电压扫向集电极，形成集电极电流:

举个例子，一个人将花瓣抛向头顶上方的空中，微风将花瓣水平吹离。没有花瓣可能ß哭了”的微风,直到人释放到空气中,和微风的速度没有影响有多少花瓣冲走的人,因为他们必须从人的控制释放之前,他们可以去任何地方。

通过参考能量图或花瓣类比，解释为什么BJT的集电极电流受到基极电流的强烈影响，而只受到集电极到发射极电压的微弱影响。

双极结晶体管(BJT)的功能通常是根据电流来考虑的:一个相对较小的电流通过晶体管的一个终端施加对一个大得多的电流的控制。画出这两个晶体管(一个NPN和一个PNP)所有电流的方向，清楚地识别出哪个电流是做控制，以及哪个电流是被控制:

双极结晶体管的“β”比(β)，有时也称为h_菲，是一个非常重要的设备参数。从本质上讲，它描述了晶体管的放大功率。给出该参数的数学定义，并从晶体管数据表中给出一些典型值。ag亚博科技

找一个或两个真正的双极结晶体管，带他们到课堂上讨论。在讨论之前，尽可能多地确认关于晶体管的信息:

终端标识(哪个终端是基极、发射极、集电极)

连续额定功率

典型的β

将下列双极晶体管图与它们各自的原理图符号匹配:

如果我们并排比较三种半导体材料的能量图，两种“N”型和一种“P”型，我们会看到这样的东西:

掺杂剂在半导体材料中的存在造成费米能级(E_f)。

画一个新的能量图，显示三个部件连接在一起后的平衡状态。

晶体管的工作可以用三种不同的电流来解释:注射，扩散,集合．描述每一种电流是什么，以及它们如何帮助解释晶体管的放大特性。

追踪注射，扩散,集合NPN晶体管导电时的能量图中的电流:

追踪注射，扩散,集合PNP晶体管导电时的能量图中的电流:

通过检查导电模式下的BJT的能量图(电流通过三个端子:发射极、基极和集电极)，确定两个PN结的偏置:

发射极-基极结(向前或反向有偏见的?)

基极集电极结(向前或反向有偏见的?)

当晶体管导电时，这两个结中的一个实际上以反向偏置模式工作。解释这是如何可能的，作为一个简单的PN结(一个二极管)在反向偏压模式下传导可忽略的电流。

双极结晶体管分为少数载流子设备。解释为什么。

晶体管作为控制电流源．也就是说，当一个固定的控制信号输入时，它们倾向于调节通过它们的电流。设计一个实验电路来证明晶体管的这种趋势。换句话说，你怎么能演示这种当前的调节行为是事实吗?

比较双极晶体管电路中每个电流的相对大小:

哪个电流最小，哪个电流最大?有没有两种电流在大小上比第三种电流更接近?如果有，是哪些电流?

晶体管的集电极和发射极是可互换的吗?如果不是，发射极和集电极之间的物理区别是什么?

一个刚开始学电子学的学生yabosports官网正在学习晶体管，在教科书中读到双极晶体管(NPN或PNP)可以被认为是两个背对背连接的二极管，如下所述:

根据这个想法，学生继续将两个1N4001整流二极管背对背连接起来，并试图将其用作晶体管。这个想法行不通:虽然二极管对读取的连续性模式与晶体管相同，但它不能放大。解释为什么。

注意:这是一个相当深奥的问题，如果不了解电荷载流子的能级和半导体结的行为，就无法回答这个问题。

你如何解释电流通过BJT的必要条件?为了使BJT传导电流，必须对其进行描述。

画出开启这两个晶体管所需的外加电压的极性(和-):

同时，画出方向控制在集电极和发射极之间适当连接电源产生的电流(在集电极和发射极之间流动)。

刚接触晶体管研究的学生通常很难记住电流通过双极结晶体管的正确方向，因为有三种不同的电流(I_B,我_C,我_E)，它们必须以特定的方式“网状”通过晶体管。

为每一个晶体管画出正确的电流方向，并解释你是如何记住它们的正确方向的:

预测所有三个晶体管电流(I_B,我_C,我_E)将会受到以下故障的影响。独立考虑每一个故障(即一次一个，不能有多个故障):

基地电阻R_B未开放:

集电极电阻R_C未开放:

焊桥(短)过基电阻R_B：

焊桥(短)过集电极电阻R_C：

对于每一种情况，请解释为什么由此产生的影响将会发生。

根据直流连续性测试仪的指示，这是哪种类型的晶体管，PNP还是NPN?

引脚1上负测试引线，引脚2上正测试引线的电阻:没有连续性

引脚1上负测试引线，引脚3上正测试引线的电阻:没有连续性

引脚2上负测试引线，引脚1上正测试引线的电阻:没有连续性

引脚2上负测试引线，引脚3上正测试引线的电阻:没有连续性

引脚3上负测试引线，引脚1上正测试引线的电阻:连续性

引脚3上负测试引线，引脚2上正测试引线的电阻:连续性

此外，尽你所能，确定晶体管的三个终端(发射极、基极和集电极)。

许多数字万用表有一个“二极管检查”范围，允许用户测量PN结的正向电压降:

当使用具有这一特性的万用表来识别双极结晶体管的端子时，为了区分集电极端子和发射极端子，必须有正向压降指示。解释如何在正向电压测量的基础上做出这种区别，并解释为什么会这样。

识别该BJT上的终端，以及该BJT的类型(NPN型或PNP型）：

半导体元件最重要的参数之一是介电常数额定功率．解释为什么额定功率是如此重要的参数，特别是与其他类型的电子元件(电阻、电感、电容等)相比。