晶體三極體的集電極和發射極能互換使用嗎?
我看教材上面的圖給出的結構挺對稱的,所以想問晶體三極體的集電極和發射極是不是能夠互換使用?
以NPN管為例,我看網上說:發射結正偏集電結反偏,放大區;發射結和集電結都正偏,飽和區;發射結和集電結都反偏,截止區。
那麼,當發射結反偏而集電結正偏時,三極體會不會也工作在放大區,只不過這時發射結充當集電結,而集電結充當發射結?
當工作在飽和區時,有沒有可能電流是從發射極流向集電極的(即發射極和集電極互換)?
貴乎管理員真是藥丸,刪答案,不玩了
現代集成電路中,晶體管的主要兩種就是MOSFET和BJT。在1970年代之前,不論是模擬還是數字集成電路,採用的多是BJT型的晶體管,理由是就當時的技術而言,MOSFET的量產的良率不夠穩定。後來隨著技術的進一步發展,MOSFET由於其各種優勢(特別值得一提的就是CMOS架構的靜態功耗的理論值為0),在數字集成電路中完全佔據了主導地位,而如今BJT只在模擬集成電路領域還在廣泛的使用。
既然說到模擬集成電路,那麼BJT的一個基本的作用就是利用其作為放大器。
如上圖所示為一個PNP晶體管的在正向偏置情況下的示意圖。這個時候它的發射極為正偏PN junction,集電極為反偏的PN junction,能起到放大電流的作用。我們再進一步分析BJT起到放大的作用的一些物理,這樣對題主的疑問就能有一個較為清晰的解答。
上圖總共顯示了1,2,3,4,,5總共五種的存在於正偏架構的BJT的電流分量。
上圖可以明顯看出,從發射極注入的hole電流,將分成1和2兩個部分。由於base為n摻雜,所以當hole電流流經base的時候,將會有電子空穴對的複合產生,消耗空穴電流,這就是1電流表示的意思(電流4是為了維持穩態而從base流入的電子電流,目的是同1電流複合)。2電流是最終從發射極注入到集電極的空穴電流,這就是最終我們所需要的電流。同時我們可以看到電流5,是從base流向發射極的電子電流,這也是發射極電流的一個來源(所以總的發射極電流Ie = 1+2+5)。
上圖的3電流是集電極和base之間的PN junction的反偏漏電流,如果製程正常的話數值將不會很大。
現在考慮發射極的情況。發射極電流的組成有兩種,包括發射極空穴電流1+2以及發射極電子電流5。我們可以利用突變PN junction假設和junction law,得到以下的近似:
Iep = 1+2 ∝
Ien = 5 ∝
很顯然,為了讓「有用」的電流盡量大,也就是讓 Iep&>&>Ien,一個通常的做法就是是的Nd&<&
可以看到在emitter-base的PN結確實是發射極的摻雜濃度將高於base。同時我們注意到,出於設計上的考量,量產化的BJT的集電極的摻雜濃度一般是比較低的。甚至將低過base。
如果如題主所述,將E和C調換使用,其造成的結果就是最終可以利用到的電流量將會大大減少,甚至會使得整個管子失去了放大的特性。
@蕭遠山
為了優化性能,BJT的CE摻雜濃度是不一樣的。結果就是倒過來beta值會下降很多。半導體物理層面的具體分析知乎上是有的。「可不可以」就要具體看這隻BJT在電路中的作用了。
下面是NPN的S8050,CE正常和CE互換的差別。類似問題有很多,答案也有,簡要說就是BJT和MOS不像,MOS你可以顛倒用,BJT為了優化performance,它CE摻雜濃度和Lin Damon說一樣是有偏向性的,這種情況你倒過來用,用大概可以用,只是性能很渣罷了。
臨床上有把pHEMT管和MOS管的drain和source互換使用的,但BJT和HBT管卻沒有,原因見匿名大牛 @華思通 所述。
通俗的說,你固然可以倒立,但你見過有正常人倒立著上街走路的嗎?
可以,只要你不在乎放大倍數值暴跌90%。
所以答案是不好,嗯,不好就是不行。可以,不過hfe只剩10~20,甚至不到10了。所以只有極個別的場合才會這麼用。
謝邀,不能。
真實的三極體,c和e並不對稱,通常是c包住b,b再包住e,e只有一點點,c要大的多的多。這樣的特殊結構是其能放大的關鍵。
如果將其視為2個二極體串聯,就失去了三極體的放大這一關鍵能力了。
這種情況稱作倒置,TTL門電路反相器里有用到。前面幾位答的比較清楚,我凝練一下。三極體的貝塔值主要取決於基區複合率:NPN管正置時,發射結放」水」,集電結吸「水」,由於集電結面積大且電場強,故吸的快,並且水量巨大,來勢洶湧(發射區重摻雜),電子在基區停留時間很短,複合率低,貝塔大。倒置時,集電結放水,發射結吸水,由於違背了設計初衷,一方面水流小且慢(集電區輕摻雜),像快乾涸的小溪,另一方面發射結電場弱吸力不夠,導致基區電子運動緩慢,複合率高,貝塔小。
不邀自答。某些情況下CE互換效果會更好。
首先,CE是不對稱的,檢驗方法如下,用數字萬用表二極體檔量BC及BE,你會發現BE的值大一些,用4位半的表很容易看得到,3位半的應該也可以。
其次,互換使用後有缺點,VECO比VCEO要小太多,VECO大約只有5-6V,而VCEO都會比這個要大小功率管20-30V,大功率管可以到150V,所以互換要慎用。
第三,互換使用有如下優點:飽和壓降會更小。利用這個特點,可以在音頻通道的靜音線路上互換使用。
當年的VCD的模擬輸出部分靜音線路都這樣做。如果按正常的接法,靜音後還會有一些殘留的聲音輸出,互換後效果好太多了。
另外,互換後hfe變得很小,在設計是要注意給B足夠的電流。
集電極和發射極的雜質摻雜濃度不一樣,因此在加電壓時多子或者少子移動的濃度不同,所形成電流也不同。發射極電流(1+β)ib,集電極電流βib模電課本上有寫的。——正被模電凌虐的人看到這個問題很激動。
理論上可以,但這樣會使放大係數變的很小。
而且如果是緩變基區晶體管,反向放大時基區渡越時間會非常大,導致放大係數非常小。
或許反向放大在某些地方會有用(擊穿現象還有人用來做穩壓管呢),但我看微電子器件教材上也只是一帶而過,說有反向放大狀態。學生黨就知道這些,等專業人士來說具體有哪些作用吧~
@李林輝說的大部分都對,BJT不可以交換,因為集電極和發射極的摻雜濃度不一樣,和基極之間的內建電場寬度也相當不同,交換之後和之前正常的BJT性能差了很很多。
至於MOS管,如果是標準的普通CMOS管,則完全可以交換,沒有任何問題,因為它們源漏完全對稱,在設計電路的時候調用模型時,根本不用考慮源還是漏,儘管模型上已經標好了源漏的標誌,但隨意使用都不會有任何問題。而BJT就不一樣了,調用的模型給你標好了發射極或者集電極,那麼你就只能按照它標的來用,反了的話,就不對了。
不可以,兩極在生產工藝上有區別,摻入的雜質濃度不一樣。
在門電路IC內部有倒置放大,就是類似射極和集電極互換,輸入為1時,射極反偏,集電極正偏,但是β&<1,電流從基極到集電極,電流很小,三極體在放大狀態。跟正常使用情況相差很大。
其他場合我還沒有見到過,知道的請告知。
能交換,但是要付出以下代價:
①放大倍數下降
②降低管子工作電壓。實際管子發射極和基極的反向擊穿電壓在6V左右
模電書中的三極體集電極和發射極對稱的結構圖僅僅是PNP或NPN的一種表示形式
實際中的三極體不是對稱的,結構不對稱,摻雜濃度也不對稱,主要考慮增加發射結的發射效率,增加集電結的收集面積,降低基極的電子空穴複合率,加大集電極和基極反向耐壓值
當然,如果製造出發射極和集電極結構和濃度對稱的三極體,是可以交換的。但是,這種管子的放大倍數不如現有管子正常使用條件時的放大倍數,同樣現有管子錯誤使用條件下的放大倍數不如對稱管子,此類對稱管子放大倍數和耐壓只能選擇一種性能
因此,沒有必要製作對稱的管子,實際的管子最好也不要交換
這個電路的輸入級應該算倒過來使用的吧
摻雜濃度和面積不一樣,正偏反偏倒是不影響
互換摻雜濃度不一樣,hFE掉到幾乎沒有……
可以互換,只不過放大倍數會很小
原則上是可以,但BJT的E區載流子濃度高,屬於重摻的半導體,B區和C區都是輕摻雜。與E區作為載流子的發射區,可以的得到非常高的發射效率λ,使得β=λ/(1-λ)可以很高。這就可以讓BJT有較好的性能。
如果你讓C區當載流子的發射區,發射效率會很小!恐怕這BJT就放大的功能而言是無法勝任了。
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