基极

晶体三极管是指由两个PN结组成的具有放大性能的半导体器件。基极是晶体三极管的电极之一。

晶体三极管分PNP型和NPN型两种，锗管多为PNP型，硅管多为NPN型，图1分别为PNP、NPN三极管结构示意及其符号。不论那种晶体三极管，都有三个区，即发射区、基压和集电压。相应地从三个区引起的三个电极分别叫发射极e、基极b和集电极c。

晶体三极管有两个pn结: 发射结和收集结; 分为3个区: 发射区、基区和集电区; 对应引出的3个电极分别称为发射极、基极和集电极; 基区在制作上要比其他两区薄得多，发射区的掺杂要比基区重得多。在npn型晶体管工作时，发射极加正向偏置，使发射结势垒降低，发射区的电子源源不断地越过pn结注入基区，形成发射电流Ie，这个过程发射区电子的扩散运动起主导作用。当然，基区的空穴也存在向发射区的扩散运动，但因其浓度比发射区电子浓度小得多，通常可以忽略; 注入到基区的电子有一小部分与基区的空穴复合形成基极电流Ib，它是由两种载流子共同起作用的结果，这也是双极晶体管名称的来源; 注入到基区的大部分电子不会被复合 (因基区掺杂浓度低得多)经扩散和漂移抵达集电结被反向偏置的集电极吸收成为集电极电流Ie，因此集电极电流Ic比基极电流Ib大得多，这就是晶体管作用 (放大) 的基础。

发射区与基区之间的PN结叫集电结。在制作时使发射区的多数载流子浓度大，基区的多数载流子浓度比发射区多数载流子浓度小很多，且基区做得很薄(1微米到几十微米)。如图2示，以NPN管为例说明晶体三极管的工作过程和放大作用。

①发射结加正向电压，Ub>Ue，发射区(N型)多数载流子的电子，在这正向外加电场作用下，越过发射结进入基区，形成发射极电流Ie。(因为基区(P型)的多数载流子(空穴)浓度很小，这里略去它所形成的电流)。

②基极电流Ib，当大量电子从发射区越过发射结进入基区后，靠近发射结的电子浓度比靠近集电结的电子浓度大，在这一浓度差作用下，在很薄的基区，电子向集电区扩散。扩散过程中，少量电子与基区中的空穴相遇，填充空穴，无法再扩散，叫做复合。基区的空穴不断与进入基区的电子复合，而基区的正电源不断从基区拉走电子，供给基区空穴。电子复合数量与拉走的数量(或供给的空穴)相等，这就是基极电流Ib。在基区复合的电子数仅是进入的电子数的很小一部分，因此Ib大大小于Ie。

③集电极电流Ic，在集电结上所加的是很大的反向偏压，这个电压在集电结上产生的电场对基区向集电结扩散的电子而言是加速电场。因此，只要电子扩散到集电结，将被这个电场加速而穿过集电结，并被集电极所吸收，形成集电极电流Ic。三者的关系为Ic=Ic+Ib，Ib<<≪，β=Ic/Ib称为晶体管静态电流放大系数。如图2示，所构成的简单放大电路，被放大的交变信号u1加到基极与发射极之间，引起基极电压变化导致基极电流变化。设基极电压变化ΔUbe，相应的电流变化为ΔIb，从而导致集电极电流的一个较大变化ΔIc。β=ΔIc/ΔIb称为三级管的交流(或动态电流)放大系数，β值在几十到100之间，其值反应了晶体管的电流放大作用，它太小电流放大作用差，太大将使晶体管工作性能不稳定。图2中在集电极电路接有负载电阻Rc，变化的集电极电流ΔIc流过Rc时，在Rc上产生一个变化的电压ΔIce=ΔIceRc，若设计合理，ΔU 可以很大于输入电压ΔUbe，这就是晶体管的电压放大作用。

晶体三极管的主要参数包括:

①电流放大系数β，手册上用hfe表示;

②极间反向电流。其一集电极反向电流Icbo，即发射极开路时，集电极的反向电流。良好的晶体管Icbo应是很小的;其二集电极-发射极反向电流Iceo，即基极开路时，集电极与发射极之间的反向电流，又叫穿透电流，它也是晶体管质量的一个标准，大了不好。

③极限参数。其一集电极最大允许电流ICM，使用晶体不得超过此电流值;其二集电极-发射极击穿电压BUceo，即基极开路时，加于集电极与发射极的最大允许电压。否则导致管子击穿。其三集电极最大允许耗散功率PM，由于集电极电流在集电极产生热量，使结温升高，超过这一功耗，晶体管可能损坏。