【模拟电路】BJT中Ib控制Ic只是表象
作者：互联网
废话在前：
现在考完了研究生初试（凉透了），月复一月的高强度学习让人养成了学习的好习惯，闲不下来，于是翻开了模电书进行第n刷。
前面的问题都不大，但看到了BJT这一块，我发现我没能从模电书上获取其中ib控制ic的微观原理，书上仅仅是介绍了β是个晶体管共射放大系数，在Ie较宽范围内可以保持不变。
那么，为什么呢？
模电书如是说：
华成英（第五版）模电书，P25,26介绍了三极管的微观视角，从而揭示了晶体管共射放大系数β这一概念，当年上课，老师只是介绍了一下这个结论，接着就往下讲了。
前几次回顾模电书，我也没有发现为什么，可能是当成结论来记忆了。
可能的原因：
Ib之所以可以控制Ic，其主要原因还是取决于基区和发射极两者之间的掺杂比。
这边先贴出知乎木旦文大佬的推论：https://zhuanlan.zhihu.com/p/352885596
解释
1、可疑的背对背模型
首先，请不要把三极管简单理解成两个背对背二极管，尽管这两者间有一定的同一性，但它们的同一是有区别的同一，我们来看一下它们的区别何在：
好的，那么我们可以看到，发射结正偏，集电极反偏，但集电极只有漏电流存在，更别论Ib控制Ic了。
那么，我们都知道，三极管内部的确有两个背靠背的PN结，为什么在分析电流的情况下不可等同看待呢？
这里就要考虑到它们的区别点：基区，背对背模型可没明确指出基区在何处。
如果你仔细读过模电书，你肯定知道基区做得很薄，且掺杂度也低，那么这么做的目的又在何处体现呢？
请好好回忆一下，集电极的电流何处而来，换句话说，集电极为什么叫做集电极？
以NPN为例：集电极中的电流，实质上是电子的反向移动，实质上便是来自发射极的，跨越两个PN结远道而来的自由电子。
来自发射极的自由电子之所以能够跨越两个PN结，归根结底还是得感谢基极的“不杀之恩”——基区做得很薄，且掺杂低，使得自由电子不会轻易地被基区的空穴复合，从而为自由电子闯入集电极、完成导通创造了前提。
而滞留于基区的自由电子，受到了集电结和外部电场的电场力的激励，到达集电极。
2、为什么Ib可控制Ic？
说在前头，晶体管共射放大系数β仅仅表征了Ib和Ic的关系，没有揭露其本质，就如同电阻计算公式U/I=R仅仅表征了他们三者的联系，并不是电阻的决定式。
β真正的决定式十分复杂，这里仅仅介绍本人的理解。
首先给出两个关键词：基区宽度、扩散长度
基区宽度很好理解，就是基区的宽度，而扩散长度是指载流子因扩散跨过耗尽层，在被复合掉之前扩散的平均距离。
制作晶体管的共识，便是要求基区宽度，必须远小于基区少子的扩散长度（试想一下，若是不这么做，那么从发射极扩散到基区的自由电子，很大概率就会被基区的空穴复合，那么自由电子就没有机会进入集电极了，就更别提放大电流了），基区掺杂浓度低于发射极，集电极掺杂浓度低于基极（一些人把三极管倒着用，这就容易导致放大倍数大大减小）
所以我们要求三极管的基区尽可能薄，好让自由电子可以顺顺利利地进入集电极。
2.1、Ib控制Ic只是假象，实际上是基区和发射区载流子浓度的不同
通过模电课本的学习，我们知道Ib的主要形成过程是基区的空穴被来自发射区的自由电子不断地复合；Ic的形成是由于在基区未被复合的自由电子，受到电场力来到了集电极。
那么，它们凭什么在三极管工作在放大区时，成β倍的比例？
不妨先尝试着暂时忘掉模电书上的推论，忘掉Ib可以控制Ic这个结论，从基础的电路原理来分析，这其中究竟发生了什么，这对我们跳出教条看待、独立分析问题很有帮助。
当一个BJT工作于放大状态时，由于Ube的施加，打破了原本发射结的平衡，发射区的自由电子被这股电场力拖到了基区，而基区掺杂浓度低，仅仅被复合掉了一部分，剩余的大部分则顺着电场力继续往上，跑到了集电极，形成了新的平衡。
若是我们增大Ube，由于电场力的增加，势必在单位时间内有更多的自由电子跑到基极，基极也就更快地复合掉一小部分自由电子，反映到电流层面就是Ube增加，Ib增加，Ie也增加。
但是基区和发射区的掺杂程度不同，也就是说他们的多子浓度并不相同，他们的多子浓度成比例，也就是说在统计学角度下，单位时间内被复合的自由电子（形成Ib）和未被复合掉的自由电子数目（跑去集电极形成Ic），总是呈现一定的比例关系的，这也就是为什么BJT在放大状态下，Ib和Ic成比例的原因了。
确切些，在BJT物理参数不变的情况下，是Ube的大小决定了Ib和Ic的大小，而Ib和Ic的比例（β）是由基区和发射区的掺杂比例决定（当然BJT物理结构的变化也会改变β值，但掺杂比是主要因素）。
上述仅是本人对于Ib为何可以控制Ic的理解，若有误区请各路大神指正。
标签：掺杂,BJT,基区,集电极,Ic,Ib,自由电子 来源： https://blog.csdn.net/TZC_ITNT/article/details/122225754