電晶體放大狀態

電晶體的工作狀態(或工作模式)有放大狀態、截止狀態、飽和狀態和反向放大狀態四種·放大狀態就是輸出電流與輸入電流或者與輸入電壓成正比的一種工作狀態。在輸出伏安特性曲線上,放大狀態所處的範圍對於BJT和FET有所不同。

(1)對於BJT:
BJT的放大狀態就是發射結正偏、集電結反偏的一種工作狀態。因為BJT是電流控制的器件,故放大狀態的輸出電流與輸入電流成正比。放大性能用電流放大係數表示(共基極組態是α和共發射極組態是β)。對於共基極組態有:Ic=α Ie;對於共發射極組態有:Ic=β Ib。
對於共發射極組態的BJT,即使輸入端(基極)開路,由於仍然保持為發射結正偏、集電結反偏,故也同樣具有放大作用,即可把集電結反向飽和電流Ibco放大成βIbco、而輸出所謂較大的穿透電流Ieco=Ibco+β Ibco=(1+β)Ibco。
並且,只要是發射結正偏,即使集電結0偏,BJT也仍然處於放大狀態。因為集電結中本來就存在較強的內建電場,反偏的效果只不過是增強其中的電場而已,並不改變集電結收集載流子的能力,所以在發射結正偏、集電結0偏時也具有放大作用。自然,當集電結電壓稍微變為正偏時,BJT即轉變為飽和狀態了(輸出電流不再與輸入電流成正比);因此,發射結正偏、集電結0偏的狀態又稱為臨界飽和狀態。
此外,在發射結0偏(即發射極-基極短路)、集電結反偏時,電晶體同樣處於放大狀態,只不過這時被放大的電流是集電結反向飽和電流Ibco的一部分,所以輸出電流很小(小於Ieco,大於Ibco)。
BJT的放大性能,也可以採用所謂跨導gm來表示。因為gm=dIc/dVeb≈dIe/dVeb,所以BJT的跨導實際上也就近似為BJT的輸入電導;而BJT的輸入電導很大(≈qIe/kT),而且與輸出電流成正比,故BJT具有很大的跨導,這一點對於BJT的模擬套用,遠優於場效應電晶體,具有重要的價值。
(2)對於FET(包括JFET和MOSFET等):
因為FET是依靠溝道中的多數載流子來工作的器件,因此,只要是存在溝道,就具有放大作用。在有溝道、並且溝道又沒有被夾斷的狀態(即為線性工作狀態),是一种放大工作模式;同時在有溝道、並且溝道又被夾斷了的狀態(即為飽和工作狀態),也是一种放大工作模式。因為FET是電壓控制的器件,故放大狀態的輸出電流與輸入電壓成正比。放大性能用所謂柵極跨導(等於輸出電流對柵極電壓的微分)表示。
由於飽和放大狀態工作的跨導最大(大於線性的放大工作模式),所以常常採用飽和模式來放大;在輸出伏安特性曲線上也就是選用電流飽和的區域。
因為FET的輸出電流與輸入電壓(柵極電壓)是拋物線關係,不像BJT那樣是指數函式關係,所以FET的跨導要小於BJT的跨導。從這一點來看,FET將不利於模擬套用;不過,對於MOSFET及其IC來說,由於Si平面工藝的優越性,使得FET也同樣在模擬領域中被大量套用(特別是CMOS模擬電路的發展勢頭很好)。

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