模拟电子技术题目解答第一部分共17题

发布时间 2009-07-20

    【题目13】:NPN晶体三极管一旦饱和导通时,集电极电流IC为什么还从集电区流过基区到达发射区,其方向与放大时一致呢?    

【相关知识】:晶体三极管的基本结构,集电区、基区、发射区的特点,载流子浓度梯度的分布。

【解题方法】:从器件的物理结构和制作工艺的要求上来帮助理解。

【解答过程】:晶体三极管由N-P-N(或P-N-P)三个区组成,从而形成两个PN结,如图所示。

模拟电子技术题目解答第一部分共17题

图E4a20131002-01Z NPN型晶体三极管的结构简图以及电路符号

        为实现电流放大作用,在结构上要求集电区N的面积最大,且多子—电子的浓度最低;发射区N的面积次之,而多数载流子—电子的浓度最高;基区P的宽度要窄,多子—空穴的浓度较低。

        大家知道,晶体管进入饱和状态后,集电结JC和发射结JE都变为正偏。此时,两个PN结都要进行多数载流子的扩散运动,集电区的电子向基区扩散,发射区的电子也向基区扩散,由于发射区多子浓度远高于集电区,所以扩散后在基区形成的电子浓度梯度就不一样了,如图1所示。

模拟电子技术题目解答第一部分共17题

图E4a20131002-03Z NPN晶体三极管饱和工作时基区电子浓度分布

        ①线表示发射区多子电子扩散进入基区后的电子浓度分布;②线表示集电区多子扩散进入基区后的电子浓度分布;③线表示在基区的电子总浓度分布曲线;

        由于发射区的多子—电子浓度最高,所以扩散进入基区后,电子浓度梯度也最大(①线),集电区多子浓度低,扩散后进入基区的电子浓度梯度也低(②线)。

        当晶体管工作在放大状态时,集电结JC是反向偏置的,发射区的多子电子(也称非平衡载流子)扩散进入基区后,除极少部分和基区的空穴复合形成基极电流外,绝大部分将继续扩散,一旦到达集电结附近时,在JC反偏电场作用下,就立刻漂移到集电区,成为外电路集电极电流中的一大部分,所以,晶体三极管工作在放大区时,在集电结的边缘是不可能有电子的积累的。

模拟电子技术题目解答第一部分共17题

图E4a20131002-04Z NPN晶体三极管放大时基区电子浓度分布曲线

        从图E4a20131002-04Z可以看出,晶体三极管饱和时,在基区的电子载流子的浓度梯度和放大工作时的梯度方向是一致的,因此,晶体三极管饱和工作时,虽然两个PN结都是正向偏置了,但集电极电流IC还是从集电极流向发射极,与放大工作时的方向一致。

    【题目14】:放大电路放大工作时,其中的直流分量和交流分量如何计算?    

【相关知识】:线性电路中的叠加原理,电容器对直流隔直,对交流呈现容抗。

【解题方法】:小信号条件下,可利用线性电路中的叠加法进行分析。直流部分采用直流通路分析,交流部分采用交流通路分析,然后线性迭加。

【解答过程】:为求解放大电路中的直流分量和交流分量,仍通过具体的放大电路来说明。图示电路是一个具有耦合电容的单管放大电路。

模拟电子技术题目解答第一部分共17题

E4a20221001-01Z 分析举例电路

        当信号源时,电路中就没有了交流信号。这时,电路中仅存在供电电源VCC,电路中的电容器对直流相当于开路,所以,这时画出的等效电路称直流通路,用来分析和求解电路中的直流量,如IB、IC、UBE、UCE等参数。在放大电路中,这种状态称为静态,如图2所示。

模拟电子技术题目解答第一部分共17题

图E4a20221001-02Z 直流通路

        设三极管T已处于合适的静态工作点。为分析动态分量,假定输入信号频率足够高,耦合电容容量又较大,供电电源为理想电压源。据此,对信号而言,电容器完全可以当作短路处理。而供电电源内阻为零,因此,电源二端不可能产生交流压降,即电源也可当短路处理。由此,便可以画出交流通路。如图3(a)所示,图(b)是整理后的交流通路。

模拟电子技术题目解答第一部分共17题

(a)交流通路

模拟电子技术题目解答第一部分共17题

(b)整理后的交流通路

图E4a20221001-03Z 交流通路

        在交流通路中,所求出的全部是交流量(变化量),如ibicubeuce,等。最后,将这两种电量迭加,就可以得到电压和电流总量。

上一页12345下一页
电子爱好者 DIANZIAIHAOZHE.COM