資料介紹
隨著科學(xué)技的發(fā)展,電子技術(shù)的應(yīng)用幾乎滲透到了人們生產(chǎn)生活的方方面面。晶體三極管作為電子技術(shù)中一個(gè)最為基本的常用器件,其原理對(duì)于學(xué)習(xí)電子技術(shù)的人自然應(yīng)該是一個(gè)重點(diǎn)。
三極管原理的關(guān)鍵是要說明以下三點(diǎn):
1、集電結(jié)為何會(huì)發(fā)生反偏導(dǎo)通并產(chǎn)生Ic,這看起來與二極管原理強(qiáng)調(diào)的PN結(jié)單向?qū)щ娦韵嗝堋?/p>
2、放大狀態(tài)下集電極電流Ic為什么會(huì)只受控于電流Ib而與電壓無關(guān);即:Ic與Ib之間為什么存在著一個(gè)固定的放大倍數(shù)關(guān)系。雖然基區(qū)較薄,但只要Ib為零,則Ic即為零。
3、飽和狀態(tài)下,Vc電位很弱的情況下,仍然會(huì)有反向大電流Ic的產(chǎn)生。
很多教科書對(duì)于這部分內(nèi)容,在講解方法上處理得并不適當(dāng)。特別是針對(duì)初、中級(jí)學(xué)者的普及性教科書,大多采用了回避的方法,只給出結(jié)論卻不講原因。即使專業(yè)性很強(qiáng)的教科書,采用的講解方法大多也存在有很值得商榷的問題。這些問題集中表現(xiàn)在講解方法的切入角度不恰當(dāng),使講解內(nèi)容前后矛盾,甚至造成講還不如不講的效果,使初學(xué)者看后容易產(chǎn)生一頭霧水的感覺。筆者根據(jù)多年的總結(jié)思考與教學(xué)實(shí)踐,對(duì)于這部分內(nèi)容摸索出了一個(gè)適合于自己教學(xué)的新講解方法,并通過具體的教學(xué)實(shí)踐收到了一定效果。雖然新的講解方法肯定會(huì)有所欠缺,但本人還是懷著與同行共同探討的愿望不揣冒昧把它寫出來,以期能通過同行朋友的批評(píng)指正來加以完善。
一、 傳統(tǒng)講法及問題:
傳統(tǒng)講法一般分三步,以NPN型為例(以下所有討論皆以NPN型硅管為例),如示意圖A。1.發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子;2.電子在基區(qū)的擴(kuò)散與復(fù)合;3.集電區(qū)收集由基區(qū)擴(kuò)散過來的電子。
隨著科學(xué)技的發(fā)展,電子技術(shù)的應(yīng)用幾乎滲透到了人們生產(chǎn)生活的方方面面。晶體三極管作為電子技術(shù)中一個(gè)最為基本的常用器件,其原理對(duì)于學(xué)習(xí)電子技術(shù)的人自然應(yīng)該是一個(gè)重點(diǎn)。
三極管原理的關(guān)鍵是要說明以下三點(diǎn):
1、集電結(jié)為何會(huì)發(fā)生反偏導(dǎo)通并產(chǎn)生Ic,這看起來與二極管原理強(qiáng)調(diào)的PN結(jié)單向?qū)щ娦韵嗝堋?/p>
2、放大狀態(tài)下集電極電流Ic為什么會(huì)只受控于電流Ib而與電壓無關(guān);即:Ic與Ib之間為什么存在著一個(gè)固定的放大倍數(shù)關(guān)系。雖然基區(qū)較薄,但只要Ib為零,則Ic即為零。
3、飽和狀態(tài)下,Vc電位很弱的情況下,仍然會(huì)有反向大電流Ic的產(chǎn)生。
很多教科書對(duì)于這部分內(nèi)容,在講解方法上處理得并不適當(dāng)。特別是針對(duì)初、中級(jí)學(xué)者的普及性教科書,大多采用了回避的方法,只給出結(jié)論卻不講原因。即使專業(yè)性很強(qiáng)的教科書,采用的講解方法大多也存在有很值得商榷的問題。這些問題集中表現(xiàn)在講解方法的切入角度不恰當(dāng),使講解內(nèi)容前后矛盾,甚至造成講還不如不講的效果,使初學(xué)者看后容易產(chǎn)生一頭霧水的感覺。筆者根據(jù)多年的總結(jié)思考與教學(xué)實(shí)踐,對(duì)于這部分內(nèi)容摸索出了一個(gè)適合于自己教學(xué)的新講解方法,并通過具體的教學(xué)實(shí)踐收到了一定效果。雖然新的講解方法肯定會(huì)有所欠缺,但本人還是懷著與同行共同探討的愿望不揣冒昧把它寫出來,以期能通過同行朋友的批評(píng)指正來加以完善。
問題1:這種講解方法在第3步中,講解集電極電流Ic的形成原因時(shí),不是著重地從載流子的性質(zhì)方面說明集電結(jié)的反偏導(dǎo)通,從而產(chǎn)生了Ic,而是不恰當(dāng)?shù)貍?cè)重強(qiáng)調(diào)了Vc的高電位作用,同時(shí)又強(qiáng)調(diào)基區(qū)的薄。這種強(qiáng)調(diào)很容易使人產(chǎn)生誤解。以為只要Vc足夠大基區(qū)足夠薄,集電結(jié)就可以反向?qū)ǎ琍N結(jié)的單向?qū)щ娦跃蜁?huì)失效。其實(shí)這正好與三極管的電流放大原理相矛盾。三極管的電流放大原理恰恰要求在放大狀態(tài)下Ic與Vc在數(shù)量上必須無關(guān),Ic只能受控于Ib。
問題2:不能很好地說明三極管的飽和狀態(tài)。當(dāng)三極管工作在飽和區(qū)時(shí),Vc的值很小甚至還會(huì)低于Vb,此時(shí)仍然出現(xiàn)了很大的反向飽和電流Ic,也就是說在Vc很小時(shí),集電結(jié)仍然會(huì)出現(xiàn)反向?qū)ǖ默F(xiàn)象。這很明顯地與強(qiáng)調(diào)Vc的高電位作用相矛盾。
問題3:傳統(tǒng)講法第2步過于強(qiáng)調(diào)基區(qū)的薄,還容易給人造成這樣的誤解,以為是基區(qū)的足夠薄在支承三極管集電結(jié)的反向?qū)ǎ灰鶇^(qū)足夠薄,集電結(jié)就可能會(huì)失去PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦?。這顯然與人們利用三極管內(nèi)部?jī)蓚€(gè)PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕瑏砼袛喙苣_名稱的經(jīng)驗(yàn)相矛盾。既使基區(qū)很薄,人們判斷管腳名稱時(shí),也并沒有發(fā)現(xiàn)因?yàn)榛鶇^(qū)的薄而導(dǎo)致PN結(jié)單向?qū)щ娦允У那闆r?;鶇^(qū)很薄,但兩個(gè)PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦匀匀煌旰脽o損,這才使得人們有了判斷三極管管腳名稱的辦法和根據(jù)。
問題4:在第2步講解為什么Ic會(huì)受Ib控制,并且Ic與Ib之間為什么會(huì)存在著一個(gè)固定的比例關(guān)系時(shí),不能形象加以說明。只是從工藝上強(qiáng)調(diào)基區(qū)的薄與摻雜度低,不能從根本上說明電流放大倍數(shù)為什么會(huì)保持不變。
問題5:割裂二極管與三極管在原理上的自然聯(lián)系,不能實(shí)現(xiàn)內(nèi)容上的自然過渡。甚至使人產(chǎn)生矛盾觀念,二極管原理強(qiáng)調(diào)PN結(jié)單向?qū)щ姺聪蚪刂?,而三極管原理則又要求PN結(jié)能夠反向?qū)?。同時(shí),也不能體現(xiàn)晶體三極管與電子三極管之間在電流放大原理上的歷史聯(lián)系。
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