基極的意思、基極的詳細解釋
基極的解釋
[base electrode] 由晶體管基區引出的電極
詞語分解
- 基的解釋 基 ī 建築物的根腳:基石。基礎。奠基。 根本的,起始的:基本。基業。基層。基點。基準。 根據:基于。 化學上化合物的分子中所含的一部分子原子被看作是一個單位時,稱作“基”:基團。基态。氨基。羧基。
- 極的解釋 極 (極) í 頂端,最高點,盡頭:登極(帝王即位)。登峰造極。 指地球的南北兩端或電路、磁體的正負兩端:極地(極圈以内的地區)。極圈。北極。陰極。 盡,達到頂點:極力。極目四望。物極必反。 最高的,
專業解析
基極(Base)是雙極結型晶體管(BJT)的三個電極之一,位于發射極與集電極之間,是控制晶體管電流流動的關鍵區域。其核心含義與功能如下:
一、定義與功能
基極是由輕摻雜半導體材料(通常為P型或N型)構成的薄層。其主要功能是接收來自發射極的載流子(電子或空穴),并通過施加微小電流控制集電極與發射極之間的主電流,實現信號的放大或開關作用。基極電流的微小變化可引發集電極電流的顯著變化,這一特性稱為電流放大作用。
二、結構特性
- 物理結構
基區厚度極薄(微米級),摻雜濃度遠低于發射極,但高于集電極。這種設計确保載流子在基區擴散時複合率低,多數載流子能穿越至集電極,形成放大電流。
- 電極連接
基極端子通過金屬引線與外部電路連接,通常輸入控制信號或偏置電壓。
三、工作模式
- 放大狀态:基極-發射極正向偏置,基極-集電極反向偏置,此時晶體管放大輸入信號。
- 截止/飽和狀态:通過調節基極電壓控制晶體管導通或關斷,用于開關電路。
四、應用場景
基極作為控制端,廣泛應用于:
- 模拟電路:如音頻放大器、穩壓電源的電壓調整。
- 數字電路:構成邏輯門電路(如TTL)的開關單元。
- 射頻電路:高頻信號放大與振蕩器設計。
五、詞源與術語
“基”字在漢語中意為“根本”或“基礎”,此處強調其在晶體管中對電流的基礎控制作用;“極”指電極,即電流出入的端點。該術語直譯自英文“Base”,由貝爾實驗室在1947年發明晶體管時命名。
參考資料
- Neamen, D. A. 半導體物理與器件(第四版),機械工業出版社,2018.
- Streetman, B. G. & Banerjee, S. K. 固态電子器件(第七版),電子工業出版社,2019.
- 清華大學微電子研究所. 晶體管原理與設計,高等教育出版社,2020.
網絡擴展解釋
基極是晶體管(BJT,雙極型晶體管)的三個電極之一(另外兩個為發射極和集電極),屬于半導體器件中的核心概念。以下是詳細解釋:
1.定義與結構
基極是晶體管中夾在發射極和集電極之間的薄層半導體區域。在NPN型晶體管中,基極是P型半導體;在PNP型晶體管中,基極是N型半導體。其厚度極薄(微米級),目的是減少載流子的複合,提高電流控制效率。
2.核心功能
基極的主要作用是控制電流:
- 當基極-發射極間施加正向電壓時,少量電流(基極電流(I_B))會注入基極。
- 該電流調控更大的集電極-發射極電流((I_C)),滿足關系式:
$$
I_C = beta I_B
$$
其中(beta)為電流放大系數。
3.工作模式
- 截止區:基極無電流,晶體管關閉。
- 放大區:基極電流微小變化可線性控制集電極電流,用于信號放大。
- 飽和區:基極電流過大,晶體管完全導通(開關狀态)。
4.實際應用
- 信號放大:基極輸入小信號,輸出端獲得放大後的信號(如音頻放大器)。
- 開關控制:通過基極電流通斷控制電路(如數字邏輯門)。
5.與其他電極的區别
- 發射極:高摻雜濃度,發射載流子。
- 集電極:收集載流子,面積較大以散熱。
- 基極:低摻雜濃度,寬度極窄,僅用于控制。
類比理解
可将基極比作水龍頭的閥門:輕輕轉動閥門(小基極電流)即可控制大量水流(大集電極電流)。這種“以小控大”的特性是晶體管廣泛應用于電子設備的基礎。
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