原创 三极管饱和(2)

2010-3-17 09:35 2514 6 6 分类: 消费电子

from:http://blog.ednchina.com/xcbao/10816/category.aspx


点击看大图


本图片来自于<模拟集成电路的分析与设计>,用来表现三极管饱和时的carriers的分布。但此图没有按实际比例画
  可以发现,在基区右侧的电子浓度高于0。而管子在放大时,电子到达该边界,立刻被反偏的电场拉到集电极了,所以,这个边缘的电子浓度在管子放大时为0。可见,管子进入饱和后,不仅这个边界的电子浓度提高,总的浓度也提高了(发射结电压不变,左侧浓度不变,基区左侧的电子浓度不变,表示电子浓度的曲线所覆盖的面积增加)。所以,作为开关管时,在由饱和到关断,有一个延时,来让基区的电子复合。一般电路中,如在开关电源中的开关管,要有一个加速电路来消耗这些电荷,进而来提高开关速度。
  在饱和时,由于集电结是正偏的,那么电子就要克服电场的作用,从基区扩散到集电区。但从图中看,基区的电子浓度小于集电区的电子浓度的?此是疑问一
  既然电场是正偏,那么就要有空穴漂移到集电区,那么这些空穴哪去了呢?肯定没有出去,不然不是就有从集电结到电源的电流了吗?这是疑问二?我们可以说这个正偏的电压很小,空穴的电流很小,但电子电流怎么解释呢?
  我是这样认为的:
  集电结正偏,有空穴进入集电区,但很快在这里复合了。而用来复合的电子,最终也还是从基区扩散来的电子(当然这些电子最初还是由发射极提供的)。所以,这些空穴跑了这么远,还是没有逃过被电子复合的命运,和那些在基区就被复合掉的空穴是一样的,表面上看,或者说是宏观上看,没有什么分别!所以,我们不防假设,空穴全是在基区被复合了,就没有一个能跑出来的。这应该是平时不考虑空穴能够到达集电区的原因吧。
  
表面上看,集电区边缘的电子浓度高于基区上的,那么电子怎么会从低浓度扩散到高浓度呢?对于这个问题:
  首先,假设管子处于饱和状态,但还没有任何负载(注意,只是假设,这种状态?),也就是没有外电路可以拉走集电区的电子,那么,集电区的电子和基区电子浓度,必然存在两个确定的值,以达到动态平衡。但,负载是要拉走集电区的电子的,也就是在集电区是有一个电场的,集电区中的电子全部受到这个电场的作用,也就很少有电子能够向基区扩散了。既然边界上的电子要不断供应负载,那么前面假设的平衡被打破,集电极边界上的浓度小于了那个确定的浓度,那么扩散的总体表现就是从基区到集电区了。而基区的电子浓度是由发射区供应的。注意,在发射极边缘的电子浓度高于集电极边缘的电子浓度。 
  正因为要不断地供应负载,所以集电结边界处才会有从低浓度向高浓度扩散的假象。
  为表述方便,可能有些地方很是随意!请批评指正!
  在此也盼有更严格和合理的解释!欢迎讨论

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