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為什么NPN三極管要正向偏置才能導(dǎo)通？
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NPN三極管要正向偏置才能導(dǎo)通，這與它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、載流子運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及實(shí)現(xiàn)電流放大和開關(guān)功能的需求緊密相關(guān)，以下為你詳細(xì)分析：
從內(nèi)部結(jié)構(gòu)與載流子運(yùn)動(dòng)角度分析
PN結(jié)特性與正向偏置作用
NPN三極管由發(fā)射區(qū)（N型）、基區(qū)（P型）和集電區(qū)（N型）組成，其中發(fā)射結(jié)是發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)，集電結(jié)是集電區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)。PN結(jié)具有單向?qū)щ娦裕蚱脮r(shí)（P區(qū)接高電位，N區(qū)接低電位）可以導(dǎo)通，反向偏置時(shí)（P區(qū)接低電位，N區(qū)接高電位）幾乎不導(dǎo)通。
當(dāng)發(fā)射結(jié)正向偏置時(shí)，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子（電子）會受到電場力的作用，克服發(fā)射結(jié)的內(nèi)建電場，向基區(qū)擴(kuò)散。這就為三極管中載流子的運(yùn)動(dòng)提供了初始動(dòng)力，使得電子能夠從發(fā)射區(qū)進(jìn)入基區(qū)。
載流子在基區(qū)與集電區(qū)的運(yùn)動(dòng)
進(jìn)入基區(qū)的電子，一部分會與基區(qū)的多數(shù)載流子（空穴）復(fù)合，但由于基區(qū)很薄且摻雜濃度低，大部分電子會繼續(xù)擴(kuò)散到集電結(jié)。
此時(shí)，若集電結(jié)反向偏置（集電區(qū)接高電位，基區(qū)接低電位），會在集電結(jié)附近形成強(qiáng)電場，這個(gè)電場會吸引基區(qū)中擴(kuò)散過來的電子，使它們迅速穿過集電結(jié)，進(jìn)入集電區(qū)，形成集電極電流。如果發(fā)射結(jié)不是正向偏置，就沒有足夠的電子從發(fā)射區(qū)進(jìn)入基區(qū)，也就無法形成有效的集電極電流，三極管也就不能導(dǎo)通。
從實(shí)現(xiàn)電流放大功能角度分析
電流放大原理與正向偏置關(guān)系
NPN三極管的電流放大作用是基于基極電流對集電極電流的控制實(shí)現(xiàn)的，即（為電流放大系數(shù)）。而要產(chǎn)生基極電流，發(fā)射結(jié)必須正向偏置。
當(dāng)發(fā)射結(jié)正向偏置時(shí)，從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的電子中，只有一小部分與基區(qū)的空穴復(fù)合形成基極電流，大部分電子會被集電結(jié)的強(qiáng)電場吸引到集電區(qū)，形成集電極電流。通過改變基極電流的大小，就可以控制集電極電流的大小，從而實(shí)現(xiàn)電流放大功能。如果發(fā)射結(jié)不正向偏置，就無法產(chǎn)生基極電流，也就無法實(shí)現(xiàn)電流放大。
正向偏置保證電流放大線性度
只有在發(fā)射結(jié)正向偏置且偏置電壓合適的情況下，三極管的電流放大作用才能具有良好的線性度。也就是說，基極電流和集電極電流之間才能保持穩(wěn)定的比例關(guān)系。如果發(fā)射結(jié)偏置狀態(tài)不正常，比如反向偏置或正向偏置電壓過小，三極管的電流放大特性就會變差，甚至無法正常工作。
從實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能角度分析
開關(guān)狀態(tài)與正向偏置的聯(lián)系
NPN三極管常被用作電子開關(guān)，在開關(guān)電路中，它有截止和導(dǎo)通兩種狀態(tài)。當(dāng)發(fā)射結(jié)反向偏置或零偏置時(shí)，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，相當(dāng)于開關(guān)斷開，集電極和發(fā)射極之間沒有電流流通。
當(dāng)發(fā)射結(jié)正向偏置時(shí)，三極管可以進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，相當(dāng)于開關(guān)閉合，集電極和發(fā)射極之間有較大的電流流通。通過控制發(fā)射結(jié)的正向偏置狀態(tài)，就可以實(shí)現(xiàn)對三極管開關(guān)狀態(tài)的控制，從而控制電路中負(fù)載的通斷。
正向偏置實(shí)現(xiàn)快速開關(guān)切換
在一些需要快速開關(guān)切換的電路中，如脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制電路，NPN三極管作為開關(guān)元件，發(fā)射結(jié)的正向偏置和反向偏置狀態(tài)需要能夠快速切換。正向偏置時(shí)三極管迅速導(dǎo)通，反向偏置時(shí)三極管迅速截止，這樣才能滿足電路對開關(guān)速度的要求。如
責(zé)任編輯：Pan
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