基本介紹
- 中文名：基極
- 外文名：base electrode
- 定義：半導體三極體的電極之一
基本釋義,基極與晶體三極體,
基本釋義
拼音：jījí
英文：base electrode
解釋：由電晶體基區引出的電極，基極符號為B。
基極是半導體三極體的電極。一隻半導體三極體有三個電極：分別是發射極、基極和集電極。半導體管在工作時要加工作電壓，於是就產生了各極電流。半導體三極體在工作時發射極電流等於基極和集電極電流之和。其中基極電流最小，發射極電流最大。在基極加一很小的電流，在集電極就能輸出很大的電流，因此三極體有放大作用。三極體主要作用是放大信號。常用在放大電路和振盪電路中。
基極與晶體三極體
晶體三極體是指由兩個PN結組成的具有放大性能的半導體器件。基極是晶體三極體的電極之一。
圖1 PNP、NPN三極體結構示意及其符號晶體三極體分PNP型和NPN型兩種，鍺管多為PNP型，矽管多為NPN型，圖1分別為PNP、NPN三極體結構示意及其符號。不論那種晶體三極體，都有三個區，即發射區、基壓和集電壓。相應地從三個區引起的三個電極分別叫發射極e、基極b和集電極c。
晶體三極體有兩個pn結： 發射結和收集結; 分為3個區： 發射區、基區和集電區; 對應引出的3個電極分別稱為發射極、基極和集電極; 基區在製作上要比其他兩區薄得多，發射區的摻雜要比基區重得多。在npn型電晶體工作時，發射極加正向偏置，使發射結勢壘降低，發射區的電子源源不斷地越過pn結注入基區，形成發射電流Ie，這個過程發射區電子的擴散運動起主導作用。當然，基區的空穴也存在向發射區的擴散運動，但因其濃度比發射區電子濃度小得多，通常可以忽略; 注入到基區的電子有一小部分與基區的空穴複合形成基極電流Ib，它是由兩種載流子共同起作用的結果，這也是雙極電晶體名稱的來源; 注入到基區的大部分電子不會被複合 (因基區摻雜濃度低得多)經擴散和漂移抵達集電結被反向偏置的集電極吸收成為集電極電流Ie，因此集電極電流Ic比基極電流Ib大得多，這就是電晶體作用 (放大) 的基礎。
圖2 NPN管工作示意圖發射區與基區之間的PN結叫發射結。在製作時使發射區的多數載流子濃度大，基區的多數載流子濃度比發射區多數載流子濃度小很多，且基區做得很薄(1微米到幾十微米)。如圖2示，以NPN管為例說明晶體三極體的工作過程和放大作用。
①發射結加正向電壓，Ub>Ue，發射區(N型)多數載流子的電子，在這正向外加電場作用下，越過發射結進入基區，形成發射極電流Ie。(因為基區(P型)的多數載流子(空穴)濃度很小，這裡略去它所形成的電流)。
②基極電流Ib，當大量電子從發射區越過發射結進入基區後，靠近發射結的電子濃度比靠近集電結的電子濃度大，在這一濃度差作用下，在很薄的基區，電子向集電區擴散。擴散過程中，少量電子與基區中的空穴相遇，填充空穴，無法再擴散，叫做複合。基區的空穴不斷與進入基區的電子複合，而基區的正電源不斷從基區拉走電子，供給基區空穴。電子複合數量與拉走的數量(或供給的空穴)相等，這就是基極電流Ib。在基區複合的電子數僅是進入的電子數的很小一部分，因此Ib大大小於Ie。
③集電極電流Ic，在集電結上所加的是很大的反向偏壓，這個電壓在集電結上產生的電場對基區向集電結擴散的電子而言是加速電場。因此，只要電子擴散到集電結，將被這個電場加速而穿過集電結，並被集電極所吸收，形成集電極電流Ic。三者的關係為Ic=Ic+Ib，Ib<<≪，β=Ic/Ib稱為電晶體靜態電流放大係數。如圖2示，所構成的簡單放大電路，被放大的交變信號u1加到基極與發射極之間，引起基極電壓變化導致基極電流變化。設基極電壓變化ΔUbe，相應的電流變化為ΔIb，從而導致集電極電流的一個較大變化ΔIc。β=ΔIc/ΔIb稱為三級管的交流(或動態電流)放大係數，β值在幾十到100之間，其值反應了電晶體的電流放大作用，它太小電流放大作用差，太大將使電晶體工作性能不穩定。圖2中在集電極電路接有負載電阻Rc，變化的集電極電流ΔIc流過Rc時，在Rc上產生一個變化的電壓ΔIce=ΔIceRc，若設計合理，ΔU 可以很大於輸入電壓ΔUbe，這就是電晶體的電壓放大作用。
晶體三極體的主要參數包括：
①電流放大係數β，手冊上用hfe表示;
②極間反向電流。其一集電極反向電流Icbo，即發射極開路時，集電極的反向電流。良好的電晶體Icbo應是很小的;其二集電極—發射極反向電流Iceo，即基極開路時，集電極與發射極之間的反向電流，又叫穿透電流，它也是電晶體質量的一個標準，大了不好。
③極限參數。其一集電極最大允許電流ICM，使用晶體不得超過此電流值;其二集電極—發射極擊穿電壓BUceo，即基極開路時，加於集電極與發射極的最大允許電壓。否則導致管子擊穿。其三集電極最大允許耗散功率PM，由於集電極電流在集電極產生熱量，使結溫升高，超過這一功耗，電晶體可能損壞。
