6－2主元件库中的元件Multisim Database中含有多个元件分类库，每个库中又含有3至30个元件箱，每个元件箱又含有多个具体型号的元件。各种电路仿真元件分门别类地放在这些元件箱中供用户调用。下面将按元件工具条中所列元件的次序进行介绍。鉴于篇幅有限，元件工具条截图省略，并只对部分元件做详细介绍。因此，数字接地端只用于含有数字元件的电路，通常不与任何元件相连接，仅示意性地放置于电路中。......
2023-12-02
半导体晶体管：电子电路核心元件之一
【摘要】：晶体管,全称为半导体晶体管,也称双极型晶体管,是一种控制电流的半导体器件,其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号,也用作无触点开关。晶体管是半导体基本元器件之一,具有电流放大作用,是电子电路的核心元件。每一种又有NPN和PNP两种结构形式,但使用最多的是硅NPN和锗PNP两种晶体管。在制造晶体管时,要有意使发射区的多数载流子浓度大于基区的,同时基区做得很薄,而且要严格控制杂质含量。
晶体管,全称为半导体晶体管,也称双极型晶体管,是一种控制电流的半导体器件,其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号,也用作无触点开关。晶体管是半导体基本元器件之一,具有电流放大作用,是电子电路的核心元件。晶体管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结,两个PN结把整块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区,排列方式有PNP和NPN两种。
晶体管按材料分为两种：锗管和硅管。每一种又有NPN和PNP两种结构形式,但使用最多的是硅NPN和锗PNP两种晶体管。下面以附图14 NPN管为例说明其电流放大原理。
对于附图14中的NPN管,它由两块N型半导体中间夹着一块P型半导体组成,发射区与基区之间形成的PN结称为发射结,而集电区与基区形成的PN结称为集电结,三条引线分别称为发射极e、基极b和集电极c。
附图14 NPN管结构及电路符号
当b点电位高于e点电位零点几伏时,发射结处于正偏状态,而c点电位高于b点电位几伏时,集电结处于反偏状态,集电极电源Ec要高于基极电源Eb。
在制造晶体管时,要有意使发射区的多数载流子浓度大于基区的,同时基区做得很薄,而且要严格控制杂质含量。一旦接通电源后,由于发射结正偏,发射区的多数载流子(电子)及基区的多数载流子(空穴)很容易越过发射结互相向对方扩散,但因前者的浓度大于后者,所以通过发射结的电流基本上是电子流,这股电子流称为发射极电流。
由于基区很薄,加上集电结的反偏,注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电极电流Ic,只剩下很少(1%～10%)的电子在基区的空穴进行复合,被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补给,从而形成了基极电流Ib。根据电流连续性原理得
即在基极补充一个很小的Ib,就可以在集电极上得到一个较大的Ic,这就是所谓电流放大作用,Ic与Ib维持一定的比例关系,即
式中,β－为直流放大倍数。
集电极电流的变化量ΔIc与基极电流的变化量ΔIb之比为式中,β为交流电流放大倍数。由于低频时β－和β的数值相差不大,所以有时为了方便起见,对二者不作严格区分,β值为几十至一百多。
同理,
式中,Ic与Ie是直流通路中的电流；α－也称为直流放大倍数,一般在共基极组态放大电路中使用,描述了射级电流与集电极电流的关系。表达式中的α为交流共基极电流放大倍数。
同理,α和α－在小信号输入时相差也不大。对于两个描述电流关系的放大倍数有以下关系：
晶体管的电流放大作用实际上是利用基极电流的微小变化控制集电极电流的巨大变化。
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