最近在重温模电课程,看到三极管的偏置电压与电流关系时,把之前课堂上老师讲得不清楚的基区宽度调制效应再仔细梳理了一遍

我们知道要使三极管工作在放大区,需要发射结正偏,集电结反偏。发射结正偏就是在基极和发射极之间施加一个大于发射结压降的电压Ube,使得发射结正向导通,则会产生基极电流Ib, 然后Ib去控制集电极电流Ic的大小。而集电结反偏就必须使集电极电压大于基极电压,Uc>Ub,即Ucb>0。那么Ucb对各极的电流有什么影响呢?

一般地,当发射结正偏电压Ube一定时,Ib电流的大小与基区非平衡少子浓度分布曲线下的面积S近似成正比
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(手动画的,画的不好请勿见怪)
我们从这个图中可以看出,Ube正偏且固定时,发射区的多子向基区扩散,且在发射结积累,当积累到一定程度时慢慢向集电极扩散。所以发射结附件的电子比较多,而靠近集电结附件的电子比较少,即非平衡少子浓度的分布。这个分布的面积就决定了基极电流Ib的大小。因为这个面积越大,跟基区复合的机会就越大,那么形成的电流也就越大。

如果增大Uce电压,即增大了集电结的反偏电压。反偏电压增大,那么集电结内部的耗尽层宽度增大,基区就变窄。变窄后,基区非平衡少子浓度分布的面积就减小,此时跟基区复合的机会就减小,因此Ib也就减小。因为Ie=Ib+Ic,所以Ic就增大。

因此,由集电结反偏电压Uce的变化而引起基区宽度的变化,从而影响了各极电流大小的情况就称为基区宽度调制效应。

虽然,基区宽度调制效应对各极电流大小的影响比较小,很多时候我们都可以忽略,默认Ie≈Ic。但是在设计电路时也不得不考虑它对电流Ib的影响,否则设计的电路很有可能不能正常工作或者达不到要求。