基极的意思、基极的详细解释
基极的解释
[base electrode] 由晶体管基区引出的电极
词语分解
- 基的解释 基 ī 建筑物的根脚:基石。基础。奠基。 根本的,起始的:基本。基业。基层。基点。基准。 根据:基于。 化学上化合物的分子中所含的一部分子原子被看作是一个单位时,称作“基”:基团。基态。氨基。羧基。
- 极的解释 极 (極) í 顶端,最高点,尽头:登极(帝王即位)。登峰造极。 指地球的南北两端或电路、磁体的正负两端:极地(极圈以内的地区)。极圈。北极。阴极。 尽,达到顶点:极力。极目四望。物极必反。 最高的,
专业解析
基极(Base)是双极结型晶体管(BJT)的三个电极之一,位于发射极与集电极之间,是控制晶体管电流流动的关键区域。其核心含义与功能如下:
一、定义与功能
基极是由轻掺杂半导体材料(通常为P型或N型)构成的薄层。其主要功能是接收来自发射极的载流子(电子或空穴),并通过施加微小电流控制集电极与发射极之间的主电流,实现信号的放大或开关作用。基极电流的微小变化可引发集电极电流的显著变化,这一特性称为电流放大作用。
二、结构特性
- 物理结构
基区厚度极薄(微米级),掺杂浓度远低于发射极,但高于集电极。这种设计确保载流子在基区扩散时复合率低,多数载流子能穿越至集电极,形成放大电流。
- 电极连接
基极端子通过金属引线与外部电路连接,通常输入控制信号或偏置电压。
三、工作模式
- 放大状态:基极-发射极正向偏置,基极-集电极反向偏置,此时晶体管放大输入信号。
- 截止/饱和状态:通过调节基极电压控制晶体管导通或关断,用于开关电路。
四、应用场景
基极作为控制端,广泛应用于:
- 模拟电路:如音频放大器、稳压电源的电压调整。
- 数字电路:构成逻辑门电路(如TTL)的开关单元。
- 射频电路:高频信号放大与振荡器设计。
五、词源与术语
“基”字在汉语中意为“根本”或“基础”,此处强调其在晶体管中对电流的基础控制作用;“极”指电极,即电流出入的端点。该术语直译自英文“Base”,由贝尔实验室在1947年发明晶体管时命名。
参考资料
- Neamen, D. A. 半导体物理与器件(第四版),机械工业出版社,2018.
- Streetman, B. G. & Banerjee, S. K. 固态电子器件(第七版),电子工业出版社,2019.
- 清华大学微电子研究所. 晶体管原理与设计,高等教育出版社,2020.
网络扩展解释
基极是晶体管(BJT,双极型晶体管)的三个电极之一(另外两个为发射极和集电极),属于半导体器件中的核心概念。以下是详细解释:
1.定义与结构
基极是晶体管中夹在发射极和集电极之间的薄层半导体区域。在NPN型晶体管中,基极是P型半导体;在PNP型晶体管中,基极是N型半导体。其厚度极薄(微米级),目的是减少载流子的复合,提高电流控制效率。
2.核心功能
基极的主要作用是控制电流:
- 当基极-发射极间施加正向电压时,少量电流(基极电流(I_B))会注入基极。
- 该电流调控更大的集电极-发射极电流((I_C)),满足关系式:
$$
I_C = beta I_B
$$
其中(beta)为电流放大系数。
3.工作模式
- 截止区:基极无电流,晶体管关闭。
- 放大区:基极电流微小变化可线性控制集电极电流,用于信号放大。
- 饱和区:基极电流过大,晶体管完全导通(开关状态)。
4.实际应用
- 信号放大:基极输入小信号,输出端获得放大后的信号(如音频放大器)。
- 开关控制:通过基极电流通断控制电路(如数字逻辑门)。
5.与其他电极的区别
- 发射极:高掺杂浓度,发射载流子。
- 集电极:收集载流子,面积较大以散热。
- 基极:低掺杂浓度,宽度极窄,仅用于控制。
类比理解
可将基极比作水龙头的阀门:轻轻转动阀门(小基极电流)即可控制大量水流(大集电极电流)。这种“以小控大”的特性是晶体管广泛应用于电子设备的基础。
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