电力电子 - BJT

双极结型晶体管 (BJT) 是一种其工作取决于两个半导体的接触的晶体管。它可以充当开关、放大器或振荡器。它被称为双极晶体管，因为它的运行需要两种类型的电荷载流子（空穴和电子）。空穴构成P型半导体中的主要电荷载体，而电子是N型半导体中的主要电荷载体。

BJT 的符号

BJT 有两个背靠背连接的 PN 结，并共享公共区域 B（基极）。这确保了基极、集电极和发射极的所有区域均形成接触。PNP双极晶体管的结构如下所示。

上图所示的 BJT 由两个背对背连接的二极管组成，导致称为准中性区域的耗尽。发射极、基极和集电极的准中性线宽度在上面表示为W _E '、W _B '和W _C '。它们的获得如下 -

$$W_{E}^{'}=W_{E}-X_{n,BE}$$ $$W_{B}^{'}=W_{B}-X_{p,BE}-X_{p ,BC}$$ $$W_{C}^{'}=W_{C}-X_{n,BC}$$

_{发射极、基极和}_集电极电流的常规符号分别用IE _、 IB和IC表示。因此，当正电流遇到集电极或基极接触时，集电极和基极电流为正。此外，当电流离开发射极触点时，发射极电流为正。因此，

$$I_{E}=I_{B}+I_{C}$$

当相对于集电极和发射极的基极触点施加正电压时，基极-集电极电压以及基极-发射极电压变为正。

为简单起见，假设V _CE为零。

电子扩散从发射极到基极，而空穴扩散从基极到发射极。一旦电子到达基极-集电极耗尽区域，它们就会被电场扫过该区域。这些电子形成集电极电流。

当 BJT 在正向有源模式下偏置时，总发射极电流通过将电子扩散电流 ( I _E,n )、空穴扩散电流 ( I _{E, p} ) 和基极发射极电流相加获得。

$$I_{E}=I_{E,n}+I_{E,p}+I_{r,d}$$

总集电极电流由电子扩散电流 ( I _E,n ) 减去基极复合电流 ( I _r,B ) 得出。

$$I_{C}=I_{E,n}-I_{r,B}$$

基极电流I _B的总和是通过将空穴扩散电流( IE _,p )、基极复合电流( Ir _,B )和耗尽层基极-发射极复合电流( Ir _,d )相加得到的。

$$I_{B}=I_{E,p}+I_{r,B}+I_{r,d}$$

这是由集电极电流和发射极电流之比给出的。

$$\alpha =\frac{I_{C}}{I_{E}}$$

应用基尔霍夫电流定律，发现基极电流由发射极电流和集电极电流之差给出。

这是由集电极电流与基极电流之比给出的。

$$\beta =\frac{I_{C}}{I_{B}}=\frac{\alpha }{1-\alpha }$$

上面解释了BJT如何产生电流放大。如果集电极电流几乎等于发射极电流，则传输因子 (α) 接近 1。电流增益(β)因此变得大于1。

为了进一步分析，传输因子（α）被重写为发射极效率（γ _E）、基极传输因子（α _T）和耗尽层复合因子（δ _r）的乘积。它被重写如下 -

$$\alpha =\gamma _{E}\times \alpha _{T}\times \delta _{r}$$

以下是所讨论的发射极效率、基极传输因子和耗尽层复合因子的总结。

$$\gamma_{E}=\frac{I_{E,n}}{I_{E,p}+I_{E,P}}$$

$$\alpha _{T}=\frac{I_{E,n}-I_{r,b}}{I_{E,n}}$$

$$\delta _{r}=\frac{I_{E}-I_{r,d}}{I_{E,n}}$$