見微知著,以小「控」大的三極體(四)

2021-06-27 09:02:22 字數 1798 閱讀 8570

在此,包括之前的討論,我們均是以時域為基礎,想方設法地將三極體量化並加以討論;

個人覺得模電課本上對於電晶體的三種連線方式的分模擬較無厘頭,我們始終相信,不基於實踐的理論對學生而言就是耍流氓,什麼共這極,共那極,當時在我學習的時候所起到的作用除了把我搞得一頭霧水之外,別無他用。儘管我個人相當喜歡把簡單的問題複雜化這一過程,但同樣喜歡再將複雜的問題邏輯化,繼續將邏輯的東西系統化。而書上對於連線方式的分類我始終看不出端倪,也許這麼做便於驗證基爾霍夫定律,也許他覺得這樣分類才會顯得更加系統,隨他去吧。

我在這裡提出我自己對於電晶體接法的理解,如有異議,一邊玩去。

拿npn管子來舉例,我認為其連線方式只有一種,那就是把這三根線都連到該連的地方去。從這個角度來講,還會有第二種連線方式麼?至於幅頻響應,暫且沒研究到那個地方,不過馬上就會的。我先來設想,幅頻響應和課本上的三種連線方式不會有很直接的關係,和之前課本上對內建電場強弱變化和空間電荷區的響應一樣,應該同樣是強加因果關係。敬請期待我之後的論證。

同樣的我們立足於應用來講,我之所以會用到管子,無非兩種情況,模擬電路中想用來做控制,亦或是數位電路中想用來做開關,那麼,以正常人的思路來說,uce端也就是負載端(uce>0),不然為什麼叫發射極和集電極?基極就是實現控制的單位,不然為什麼叫base極?相應地,無論是截止,飽和,放大,都是取決於發射結和集電結的正反偏置,而發射結和集電結的正反偏置,是與ub,ue,uc三者電位高低有直接關係的,而uc>ue被確定時,該管子目前所處的狀態就只與ub所處的電位有關,也就是說:ub>uc>ue時,兩結均正偏,為飽和狀態;uc>ub>ue時,發射結正偏,集電結反偏,為放大狀態;uc>ue>ub時,兩結均反偏,為截止狀態;來張加深下理解。

而課本上所提到的共啥共啥極的事情,均是圍繞電流的控制迴路和受控迴路的公共端來做基礎,個人認為有點捨本逐末,事實上,在應用中,這個管子一旦被生產出來,他的特性引數就已經確定了,而他一旦被我們安放到pcb板上,工程師想通過他來實現具體功能的話,也只有改變基極的電流或者電壓這麼乙個途徑。我們外加電壓的不同,導致了管子內部電流的差異,來實現不同的功能,而不存在用不同的接法來選擇不同的功能。

其實所謂的共射接法,集電結反偏且發射結正偏,一般情況下就是我們這裡的放大狀態,模擬電路中應用較廣泛,很自然,不多談;所謂的共集接法,集電結正偏而發射結反偏,也就是我們常說的射極跟隨器,在我們接下來的三極體特性研究中會繼續談到,在這裡我們只需要知道這種情況的應用並不廣泛,與我們所要研究的三極體放大和控制功能有所區別;至於共基極接法,集電結與發射結要麼一同正偏,要麼一同反偏,也就是我們要在數位電路中會常用的開關功能。

再次深入到量子力學層來論證我們的推論:當uc>ue被確定時,該管子目前所處的狀態就只與ub所處的電位有關。

首先我們將三極體內部工作過程作為乙個系統來處理,圍繞著能量守恆來討論,我們在之前對pn結的討論中提到,外電場對整個系統的影響是通過作用於內建電場並改變其勢壘來實現的。對三極體而言,當兩個結均反偏的時候,外加電場的能量源源不斷地轉變為結區兩邊的相對勢能,巨集觀體現就是兩邊勢壘均相對增高,能量====>勢能;而當兩個結均正偏時,能量====>動能;發射結正偏而集電結反偏時,能量====>勢能(可控)+動能,其中勢能的增量是可以通過基極能級的相對偏移來控制,從而實現對剩餘電流的控制。

事實上,電晶體作為一種電流控制性元件,多子和少子均參與導電,所以也常被稱為雙極型元件,之前我們站在理解的角度上並未將少子導電參與到我們對三極體系統的討論中,其實質與多子導電是相同的,只不過少子導電受環境因素影響較多,比如溫度,電磁輻射等人為不可控因素,所以接下來我們要**的就是場效電晶體,那麼,場效電晶體與電晶體相比有什麼改進,原理上有何異同,怎樣理解場效電晶體更加方便我們應用呢?

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