基本共射电路晶体管内部载流子的运动情况
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摘要: 基本的共射放大电路晶体管内部载流子运动情况示意图如图1所示。图1中载流子的运动规律可分为以下几个过程。
图1 基本共射放大电路晶体管内部载流子运动情况的示意图 （1）发射区向基区发射电子的过程 发射结正偏，发射区电子不 ...
基本的共射放大电路晶体管内部载流子运动情况示意图如图1所示。图1中载流子的运动规律可分为以下几个过程。
图1 基本共射放大电路晶体管内部载流子运动情况的示意图
（1）发射区向基区发射的过程
发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，是发射极电流IE的主要组成部分。基区空穴向发射区的扩散形成空穴电流IEP 。由于两者浓度相差悬殊，所以发射极电流IE为主要电子电流，发射区所发射的电子由VCC的负极来补充。
（2）电子在基区中的扩散与复合的过程
进入P区的电子少部分与基区的空穴复合，形成电流IBN，多数扩散到集电结。由于基区掺杂的浓度很低且很薄，在基区与空穴复合的电子很少，所以基极电流IB也很小，大量的电子能扩散到集电结的边缘。
（3）集电结收集电子的过程
反向偏置的集电结阻碍了集电区的多子——自由电子向基区的扩散，但扩散到集电结边缘的电子在集电结电场的作用下越过集电结，到达集电区，在集电结电源VCC的作用下形成集电极电流IC。
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量子运动原理
&&概述：因量子太小，现代对量子运动原理的解释，只是人们的主观猜测，与客观现实不符合。由于量子的集聚组成星球，天体与量子是一个系统，因而就可用星球运动与量子运动进行比对来解释量子运动。在比对中只要找到它们之间的相同、区别、联系，就会发现其基础理论是否正确。
&&关键词；热平衡：自转；公转：自转引力；波浪螺旋形；
& 下面&以金属铁为例谈量子运动；
& 从宏观看：金属铁在温度升高的作用下，会产生体积变大、电阻增加、塑性增加等现象，温度下降反之。
&&微观看；环境温度增高，核自转加快，电子公转轨道增高，使原子变大，原子间距离变大，电阻增大，温度降低反之。使金属出现热胀冷缩、电阻改变、锈蚀氧化等现象。
&&量子运动与星球运动的相同、区别与联系；
&&相同；1.内部物质的热平衡运动旋转，带动星球与原子核自转，而自转线速度产生的引力，带动卫星与电子在波浪螺旋形轨道上绕其赤道面公转。2.原子核与恒星的同步轨道相仿，都在球体表面的低轨。
&&区别；星球；
星球是宇宙中热的制造体，恒星大制热多，卫星小制热少，行星制热在两者之间。内部岩浆在热平衡作用下旋转，带动星球自转，热量从内部向外环境传递、幅射。
在星球自转线速度产生的引力作用下，带动卫星绕其赤道面公转。卫星是从外环境被吸引与之碰撞集聚，使星球因质量的增加逐渐长大。因自转线速度太快，造成自转离心力太大。最终在公转离心力、自转离心力和热斥力的共同作用下而爆炸变彗星。
1.量子是热的接受体，外环境热量向原子核内部传递，与星球热传递方向相反。2,在核自转产生的离心力和环境热斥力共同作用下，从原子核表面抛出电子绕核公转，电子与卫星来源相反。原子不论是得到还是失去电子，都会因电子与其它物质化合，而消耗双方的电子。因双方电子的损失，都会从核内质子、中子中不断分裂出新电子，去补充轨道中因化合而消失的电子，使金属继续锈蚀。造成原子核逐渐缩小至消失，使此物体变成新物质而存留宇宙中。
&&联系；量子的集聚形成星球，它们是一个系统，因此可以用星球运动原理解释量子运动。
&&谈关于各种物质原子内的质子、中子、电子相同问题；现代认为，“不同物质原子中的质子、中子、电子体积，性质都相同。它们间的区别在于拥有的电子、中子、质子数不同而已”。
&&产生此错误原因；
&&1.不知原子核自转原理；是外环境热量由原子核表面向核内传递，在热平衡的传导对流作用下，使核内质子、中子产生运动旋转，从而带动原子核自转。
&&2.不知电子为什么要公转；在核自转线速度产生的引力和万有引力共同作用下，带动电子在一定高度，以相应的速度在波浪螺旋形轨道上，绕原子核赤道面公转。
&&3.不知电子来源；在原子核自转产生的离心力，与环境热膨胀产生的热斥力共同作用下，电子是从原子核表面抛出的物质。
&&4.不知电子公转轨道画法；在核自转引力和万有引力共同作用下，带动电子绕核赤道面公转。现教科书上画多条不同角度包裹原子核的电子轨迹，只能作为美丽的艺术品欣赏，但不是科学。电子轨道与八大行星在波浪螺旋形轨道上绕太阳赤道面公转道理相近！
不知电子公转速度；现认为电子是以亚光速绕核公转，这只是望文生义的猜测。因电子是从原子核表面抛出的物质而不是能量，在常温下电子公转不会超过蚂蚁3cm/s速度。如果电子在微小的直径内以亚光速公转，它的离心力有多大算过吗？这会使核自转达亿万圈的天文数。核自转产生的离心力，会使原子核自我爆炸！电子转弯半径越小，速度越慢，公转半径越大，速度才能越快。亚光速公转只能使电子走直线，造成原子无穷大！由于是原子核的自转带动电子公转，所以在核的低轨，电子公转最快速度可与核自转同步，但不会超过核自转角速度。如果电子超过核自转角速度，是因环境冷到超导温度，电子正在下落原子核面的时候。在高轨，电子公转最慢约为零而形成原子边界。
&&6.不知电子公转轨道高低变化原因；电子轨道的高低变化，是因环境温度改变，使原子核自转快慢发生变化造成。微观看：温度高，核自转增快，电子与核相互间的热斥力和核自转离心力，迫使电子轨道升高，使原子变大，原子之间的距离也变大，〔如用光照射，使核因温度升高自转增快，电子轨道升高，使光谱发生变化。〕温度降低反之。宏观看：是金属的热胀冷缩现象。
不知物质与能量区别；物质可产生能量，但不是能量。人带有电荷，但人的运动速度不能与电速相比。把不同物质原子中的最小粒子，取一个能量的共同名字叫电子，是很大失误！因各种原子代表了具体物质，电子就具有此物质的特性。给不同物质取相同的电子名字，就混淆了不同物质间的性质及能量与物质区别。谬误原因；因电子太小，人们对其性质无法分别，就误认为任何物质的电子相同，所以用电子个数来区分不同性质的物质。其实因电子是物质，就像河沙，表面看相同，放大亿倍观察，就会发现质量、体积、外形、颜色等都会有不同。世上没完全相同的两粒沙子，因而就不会有两个完全相同的电子，不同物质间的电子差距更悬殊！
不知原子大小怎样形成，〔原子边界的形成〕；因电子是在原子核的同步轨道以上至边界内公转。电子公转在低轨最快可以与核同步，轨道越高公转速度越慢，到边界时，公转速度约为零。在核的万有引力带动下，电子公转速度与核的前进速度相当，走成与核平行而不能继续绕核公转。也就是说，原子的边界是原子核自转引力对电子影响消失的地方，也是核万有引力对电子产生作用的最远距离。边界上的铁电子，先与外界物质化合生铁锈而被消耗，核会从内部中子、质子中分离出新电子补充轨道上被消耗的铁电子，使化合得以继续，直到此铁原子核逐渐缩小而消失。
&&由于对量子运动基础的八不知，对其的解释就是脱离客观现实，没根据在猜测，这是教科书产生谬误的根本原因。
因有以上八不知，所谓金属的核外有固定电子数和不同物质原子中的质子、中子、电子体积，性质都相同看法值得商讨；
原子只是在化学反应中不可分割。但在物理状态中可以反应。铁电子与空气中物质反应会生铁锈，铜电子生铜锈。所以铜原子内不能出现铁电子，铜与铁的电子性质不同。在铁原子上增添铜电子，使之达到铜原子的电子数，铁原子也不可能变成铜原子。
&&因温度降低，电子轨道降低，使原子缩小，物体变小。降到超导温度时，核外电子会全部下落核面，原子核外就无电子公转，这时原子等于原子核。全部核挤压在一块而消除了核相互间的距离，形成了一条宽大无阻的通路。由于核相互间没距离，也就没有电阻。因核己经被挤压成通路不需另外消耗能量，所以电势几年流动不消失。在超导温度下经过进一步冷缩，使核由球状相互间的点接触，压缩塑变为多面体的面接触而消除全部空隙。这时磁力线就不能穿过核相互间是面接触的金属体，该磁力线只能反向作用于磁体本身，使永磁体悬浮于空中。见量子冷缩图；
&　&由于有超导现象，才能理解电阻电流本质。
电阻本质；在电势作用下，为消除原子核相互间距离，使之组成金属通路而消耗的能量是电阻。不是带电粒子与线路中自由电子碰撞产生的能量损失。
&&电流本质；导体通路对电势波动、振动力的传递是电流。所谓带电粒子在导体中的传递对负载作功是错误的，导体内不能进入任何物质，何来带电粒子在导体中的流动？
功；等于力乘距离。是电的波动、振动力对负载作功。
电传送力就像甲乙二人各拿长绳一头，甲抖动绳，绳会以波浪形向乙传递力量，使绳的波动力传递到乙身上作功。但绳不会进入乙身，而只在原地反复振动。
&&因而负载不会吃下带电粒子而作功，在常温下的金属线路中进不了任何物质，何来带电粒子在线路中作定向流动而对负载作功？因而只要知道了量子运动原理就能理解超导、电阻、电流本质。
&&关于教科书用核外公转的电子数区分物质，我认为理由不足；
铁电子绕核公转时，会与环境空气中的其它物质持续不断化合而锈蚀，使核外铁电子减少。这时原子核中的质子、中子会逐渐分离出铁电子，去补充轨道中丢失的铁电子，使核内的质子、中子数减少至消失，造成核逐渐缩小而最终消失。但物质的性质不会因质子、中子数发生变化而改变。也就是说核外电子及核内质子、中子数的变化，不会影响物质性质。由于外层原子核消失，内层核又重复外核的故事，最终使此金属铁在空气作用下变成其它化合物存留宇宙中。所以电子性质相同，只是电子个数不同和用核内质子、中子数区分物质的性质不成立！
&&由两个以上的原子组成分子。在相邻原子边界附近的电子，因相互作用，而形成离子、金属、共价键等。在环境温度作用下，使物质形成固态、液态、气态。因热平衡的传导、对流等作用，使这些物质分子产生运动变化，而形成五彩缤纷的客观世界。
&&现认为原子核带正电荷，电子带负电荷，带正电的核就能吸引负电子以亚光速绕核公转。此错误是1.&把电子如蚂蚁般的速度等同于亚光速。2.把性质不同物质，当同一种电能量看待，混淆了物质间区别及与能量的概念！造成对超导、电阻、电流等的错误解释。3.&不论是所谓磁场力、电场力、还是相对论用引力吸引时间空间形成的轨道、及现代努力寻找的暗物质，都不能解释自转和公转！因正负电荷形成的电场及各种磁场、引力场等的相互作用，都只能使双方之间走捷径，造成行星与卫星、电子与原子核直接碰撞，怎会使星球与量子自转和公转？所谓暗物质控制自转、公转更是无鳮乱谈！而所谓角动量守恒，需要有外力帮忙，角才能旋转，上帝不作第一推动力，角就无动量，还需守什么恒？任何脱离热平衡的运动，都不能解释星球与量子的自转与公转，只有热平衡原理才能解释星球与量子的自转与公转！现代物理、天文，只能以此作为理论基点就牢不可破。反之就是空中楼阁，如同沙丘上的建筑根基不稳！
参考文献：
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半导体物理 第五章
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【三极管】第三讲：三极管工作中几种常见故障及解决方案
浏览：3295
发表于 11:47 |
大家好！这里是萌萌老师讲堂，很高兴又与大家见面了！今天萌萌老师将会为大家总结三极管工作过程中几种常见的故障案例和解决方法，帮助大家更好的在工作中提升效率！下面我们就开始本次的学习吧！
常见故障一：三极管开路故障
开路故障，指的是c-e极、b-c极、b-e极之间断开不能导通电流。
三极管开路故障可以是集电极与发射极之间、LS3A1A基极与集电极之间、基极与发射极之间开路，各种电路中三极管开路后的具体故障现象不同，但是有一点相同：电路中有关点的直流电压大小发生了改变。
常见故障二：三极管击穿短路故障
短路故障通常表现为c-e极短路、b-e或b-c极短路。
三极管击穿故障主要是集电极与发射极之间击穿。三极管发生击穿故障后，电路中有关点的直流电压发生改交。
常见故障三：三极管噪声大故障
三极管在工作时要求它的噪声很小，一旦三极管本身噪声增大，听到的声音不纯净，发出“咔咔”或“嘶嘶”声时，放大器即出现噪声大故障。三极管发生这一故障时，一般不会对电路中直流电路的工作造成严重影响。
下面列举几种常见的三极管噪声产生原因和解决方法：
（1）双极型晶体管的噪声来源
晶体管本身产生的噪声，与p-n结二极管的噪声类似（因为它们都是少数载流子工作的器件），也主要有三种，即热噪声（Johnson噪声）、散粒噪声和闪变噪声（1/f噪声）。热噪声和散粒噪声都是与频率无关的白噪声。
这是由于载流子的热运动而产生的电流起伏及其在电阻上产生的电压起伏。因此，热噪声既与温度T有关，也与电阻R有关。
对于BJT，各个区域材料的体电阻以及各个电极的接触电阻都将会产生热噪声，但是BJT的热噪声主要是来自于数值较大、处于输入回路中的基极电阻rb。
因此降低BJT热噪声的主要措施就是减小基极电阻，提高基区掺杂浓度和增大基区宽度。
②&散粒噪声
这是正偏p-n结注入的少数载流子，由于不断遭受散射而改变方向，同时又不断复合、产生，所造成的一种电流、电压起伏——散粒噪声。p-n结注入的电流愈大，载流子的速度和数量的涨落也愈大，则散粒噪声也就愈大。
③&闪变噪声（1/f噪声）
这种噪声只有在低频下才起重要作用，主要是来自于晶体缺陷、表面态或表面不稳定性所引起的复合电流的涨落，其噪声电流均方值与频率f的α次方成反比，α值对同一种半导体而言是确定的，一般为0.8~1.5。
为了降低1/f噪声，就需要提高晶体材料的质量和改善工艺过程等。
降低高频晶体管噪声系数的基本措施就是：减小基极电阻rB；提高截止频率fa；提高电流放大系数bo；选择最佳的工作电流和信号源内阻。
（2）JFET（含MESFET）的噪声来源
JFET中产生噪声的机理有三，即：
①&沟道热噪声
多数载流子在沟道电阻上的无规运动 （热运动），使得漏极电流或漏极电压发生起伏，这也就是热噪声，它与温度有关,&而与频率无关（白噪声）。
②&诱生栅极噪声
由于沟道电阻上的电压起伏 （热噪声），再通过Cgs和Cds而感生栅极电压或电流发生起伏，即诱生栅极噪声，它与频率有很大关系。这种噪声在高频时比较重要。
③&扩散噪声
在短沟道JFET中将可能有电荷偶极畴的产生和运动，这就可造成漏极电流或电压的起伏，即扩散噪声。这种噪声在微波MESFET中可起主要作用。
JFET的噪声具有以下一些特点：
首先，与BJT相比，JFET的噪声要低得多 （因JFET中不存在少子产生、复合所引起的散粒噪声 ）。
其次，在不同频段，JFET的噪声成分不同，在低频段主要是沟道热噪声；在高频段主要是诱生栅极噪声。对短沟道器件，则主要是偶极畴引起的扩散噪声。
（3）MOSFET的噪声来源
产生噪音的机理主要有三种：
①沟道热噪声
这是来自于沟道的电阻（即1/gD），并且与工作状态和温度有关，但与频率无关（白噪声）。
②诱生栅极噪声
这来自于沟道的热噪声，并通过栅电容耦合到栅极、使栅电压随着沟道内电势分布的变化（热噪声）而产生起伏，即是沟道热噪声诱生出的栅极噪声，是栅极回路中的噪声源。诱生栅极噪声在高频时比较重要。
这种噪声主要是来自于Si-SiO2界面的界面态，是一种低频噪声，并且此噪声电压随着频率的升高而近似反比例下降，故称为1/f噪声。
MOSFET的噪声在低频段，主要是1/f噪声；在高频段，主要是诱生栅极噪声和热噪声；在中间频段，则主要是的热噪声。
降低MOSFET噪声的措施主要是：
a）减少表面态（采用Si界面态密度小的面，减少界面缺陷，即降低表面态电荷密度，采用埋沟结构），以减小低频噪声；
b）提高fT，主要是增大gm和减小输入电容Cin，以降低高频噪声；
c）减小寄生元件。&
常见故障四：三极管放大系数变小
三极管在长期使用中，放大系数都会自然变小，直接导致发出的声音明显减小。放大系数变小之后，极易导致三极管发热，造成高温烧毁。
出现该情况后，应马上予以更换。
常见故障五：三极管穿透电流变大
三机关内粒子长期运动，会使掺杂物质结构发生慢性变化，引起穿过PN结阻挡层的载流子数量增多，形成穿透电流变大。穿透电流与三极管导通的工作电流属于两种不同成分，正常的工作电流完全受到b极电流控制，而穿透电流几乎不受b极控制，它能直接穿透PN结，故称三极管的穿透电流。
穿透电流变大，也属于一种变质情况。将直接导致三极管工作稳定性差，总电流变大，甚至形成高温烧毁。因此在应用中，应选用穿透电流较小的三极管。
常见故障六：三极管反响耐压变小
穿透电流变大后，极间电阻明显变小，极间耐压必然随之降低，也就是三极管反向耐压参数变质。
因此可以说，穿透电流变大时造成三极管反向耐压降低的原因，两者同时存在。反向耐压参数一旦降低，就不能再应用了。
今天的课程就讲到这里了，各位同学如果有疑问，可以随时通过留言或站内私信的方式与萌萌老师联系，萌萌老师将会尽可能的为同学们做进一步的答疑解惑指导！下一章的教学内容是《场效应管基础知识学习》，还请各位同学继续关注哟！
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