晶体管放大状态

晶体管的工作状态(或工作模式)有放大状态、截止状态、饱和状态和反向放大状态四种.放大状态就是输出电流与输入电流或者与输入电压成正比的一种工作状态。在输出伏安特性曲线上，放大状态所处的范围对于BJT和FET有所不同。 　　(1)对于BJT： 　　BJT的放大状态就是发射结正偏、集电结反偏的一种工作状态。因为BJT是电流控制的器件，故放大状态的输出电流与输入电流成正比。放大性能用电流放大系数表示（共基极组态是α和共发射极组态是β）。对于共基极组态有：Ic=α Ie；对于共发射极组态有：Ic=β Ib。 　　对于共发射极组态的BJT，即使输入端（基极）开路，由于仍然保持为发射结正偏、集电结反偏，故也同样具有放大作用，即可把集电结反向饱和电流Ibco放大成βIbco、而输出所谓较大的穿透电流Ieco=Ibco+β Ibco=(1+β)Ibco。 　　并且，只要是发射结正偏，即使集电结0偏，BJT也仍然处于放大状态。因为集电结中本来就存在较强的内建电场，反偏的效果只不过是增强其中的电场而已，并不改变集电结收集载流子的能力，所以在发射结正偏、集电结0偏时也具有放大作用。自然，当集电结电压稍微变为正偏时，BJT即转变为饱和状态了（输出电流不再与输入电流成正比）；因此，发射结正偏、集电结0偏的状态又称为临界饱和状态。 　　此外，在发射结0偏（即发射极-基极短路）、集电结反偏时，晶体管同样处于放大状态，只不过这时被放大的电流是集电结反向饱和电流Ibco的一部分，所以输出电流很小（小于Ieco，大于Ibco）。 　　BJT的放大性能，也可以采用所谓跨导gm来表示。因为gm=dIc/dVeb≈dIe/dVeb，所以BJT的跨导实际上也就近似为BJT的输入电导；而BJT的输入电导很大（≈qIe/kT），而且与输出电流成正比，故BJT具有很大的跨导，这一点对于BJT的模拟应用，远优于场效应晶体管，具有重要的价值。 　　(2)对于FET（包括JFET和MOSFET等）： 　　因为FET是依靠沟道中的多数载流子来工作的器件，因此，只要是存在沟道，就具有放大作用。在有沟道、并且沟道又没有被夹断的状态（即为线性工作状态），是一种放大工作模式；同时在有沟道、并且沟道又被夹断了的状态（即为饱和工作状态），也是一种放大工作模式。因为FET是电压控制的器件，故放大状态的输出电流与输入电压成正比。放大性能用所谓栅极跨导（等于输出电流对栅极电压的微分）表示。 　　由于饱和放大状态工作的跨导最大（大于线性的放大工作模式），所以常常采用饱和模式来放大；在输出伏安特性曲线上也就是选用电流饱和的区域。 　　因为FET的输出电流与输入电压（栅极电压）是抛物线关系，不像BJT那样是指数函数关系，所以FET的跨导要小于BJT的跨导。从这一点来看，FET将不利于模拟应用；不过，对于MOSFET及其IC来说，由于Si平面工艺的优越性，使得FET也同样在模拟领域中被大量应用（特别是CMOS模拟电路的发展势头很好）。