三極管的工作原理詳細說明

　　隨著科學技的發展，電子技術的應用幾乎滲透到了人們生產生活的方方面面。晶體三極管作為電子技術中一個最為基本的常用器件，其原理對于學習電子技術的人自然應該是一個重點。

　　三極管原理的關鍵是要說明以下三點：

　　1、集電結為何會發生反偏導通并產生Ic，這看起來與二極管原理強調的PN結單向導電性相矛盾。

　　2、放大狀態下集電極電流Ic為什么會只受控于電流Ib而與電壓無關;即：Ic與Ib之間為什么存在著一個固定的放大倍數關系。雖然基區較薄，但只要Ib為零，則Ic即為零。

　　3、飽和狀態下，Vc電位很弱的情況下，仍然會有反向大電流Ic的產生。

　　很多教科書對于這部分內容，在講解方法上處理得并不適當。特別是針對初、中級學者的普及性教科書，大多采用了回避的方法，只給出結論卻不講原因。即使專業性很強的教科書，采用的講解方法大多也存在有很值得商榷的問題。這些問題集中表現在講解方法的切入角度不恰當，使講解內容前后矛盾，甚至造成講還不如不講的效果，使初學者看后容易產生一頭霧水的感覺。筆者根據多年的總結思考與教學實踐，對于這部分內容摸索出了一個適合于自己教學的新講解方法，并通過具體的教學實踐收到了一定效果。雖然新的講解方法肯定會有所欠缺，但本人還是懷著與同行共同探討的愿望不揣冒昧把它寫出來，以期能通過同行朋友的批評指正來加以完善。

　　一、 傳統講法及問題：

　　傳統講法一般分三步，以NPN型為例（以下所有討論皆以NPN型硅管為例），如示意圖A。1.發射區向基區注入電子;2.電子在基區的擴散與復合;3.集電區收集由基區擴散過來的電子。

　　隨著科學技的發展，電子技術的應用幾乎滲透到了人們生產生活的方方面面。晶體三極管作為電子技術中一個最為基本的常用器件，其原理對于學習電子技術的人自然應該是一個重點。

　　三極管原理的關鍵是要說明以下三點：

　　1、集電結為何會發生反偏導通并產生Ic，這看起來與二極管原理強調的PN結單向導電性相矛盾。

　　2、放大狀態下集電極電流Ic為什么會只受控于電流Ib而與電壓無關;即：Ic與Ib之間為什么存在著一個固定的放大倍數關系。雖然基區較薄，但只要Ib為零，則Ic即為零。

　　3、飽和狀態下，Vc電位很弱的情況下，仍然會有反向大電流Ic的產生。

　　很多教科書對于這部分內容，在講解方法上處理得并不適當。特別是針對初、中級學者的普及性教科書，大多采用了回避的方法，只給出結論卻不講原因。即使專業性很強的教科書，采用的講解方法大多也存在有很值得商榷的問題。這些問題集中表現在講解方法的切入角度不恰當，使講解內容前后矛盾，甚至造成講還不如不講的效果，使初學者看后容易產生一頭霧水的感覺。筆者根據多年的總結思考與教學實踐，對于這部分內容摸索出了一個適合于自己教學的新講解方法，并通過具體的教學實踐收到了一定效果。雖然新的講解方法肯定會有所欠缺，但本人還是懷著與同行共同探討的愿望不揣冒昧把它寫出來，以期能通過同行朋友的批評指正來加以完善。

　　問題1：這種講解方法在第3步中，講解集電極電流Ic的形成原因時，不是著重地從載流子的性質方面說明集電結的反偏導通，從而產生了Ic，而是不恰當地側重強調了Vc的高電位作用，同時又強調基區的薄。這種強調很容易使人產生誤解。以為只要Vc足夠大基區足夠薄，集電結就可以反向導通，PN結的單向導電性就會失效。其實這正好與三極管的電流放大原理相矛盾。三極管的電流放大原理恰恰要求在放大狀態下Ic與Vc在數量上必須無關，Ic只能受控于Ib。

　　問題2：不能很好地說明三極管的飽和狀態。當三極管工作在飽和區時，Vc的值很小甚至還會低于Vb，此時仍然出現了很大的反向飽和電流Ic，也就是說在Vc很小時，集電結仍然會出現反向導通的現象。這很明顯地與強調Vc的高電位作用相矛盾。

　　問題3：傳統講法第2步過于強調基區的薄，還容易給人造成這樣的誤解，以為是基區的足夠薄在支承三極管集電結的反向導通，只要基區足夠薄，集電結就可能會失去PN結的單向導電特性。這顯然與人們利用三極管內部兩個PN結的單向導電性，來判斷管腳名稱的經驗相矛盾。既使基區很薄，人們判斷管腳名稱時，也并沒有發現因為基區的薄而導致PN結單向導電性失效的情況?；鶇^很薄，但兩個PN結的單向導電特性仍然完好無損，這才使得人們有了判斷三極管管腳名稱的辦法和根據。

　　問題4：在第2步講解為什么Ic會受Ib控制，并且Ic與Ib之間為什么會存在著一個固定的比例關系時，不能形象加以說明。只是從工藝上強調基區的薄與摻雜度低，不能從根本上說明電流放大倍數為什么會保持不變。

　　問題5：割裂二極管與三極管在原理上的自然聯系，不能實現內容上的自然過渡。甚至使人產生矛盾觀念，二極管原理強調PN結單向導電反向截止，而三極管原理則又要求PN結能夠反向導通。同時，也不能體現晶體三極管與電子三極管之間在電流放大原理上的歷史聯系。