44半导体三极管.doc
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第4节半导体三极管电子教案
编号 NO——004
课题 4.4 课时 2 编写日期 年 月 日 授课
教师 阴元河 授课专业班次 日期 年 月 日 第 周 星期 第 节 教学
目标 掌握半导体的制作原理
掌握半导体三极管的电流放大作用 教学
重点 半导体三极管的电流放大作用 教学
难点 半导体三极管的电流放大作用 教学
课型 新课 教具
器材 多媒体 白板 教学组织与过程 1.3.1 三极管的结构
半导体三极管也称为双极型半导体三极管,它的结构示意图如图
1.15所示。
它有两种类型:NPN型和PNP型。中间部分称为基区,相连电极称为基极,用B或b表示(Base);
一侧称为发射区,相连电极称为发射极,用E或e表示(Emitter);另一侧称为集电区和集电极,用C或c表示(Collector)。
E-B间的PN结称为发射结(Je),
C-B间的PN结称为集电结(Jc)。
双极型三极管的符号在图的下方给出,发射极的箭头代表发射极电流的实际方向。从外表上看两个N区(或两个P区)是对称的,实际上发射区的掺杂浓度大,集电区掺杂浓度低,且集电结面积大。基区要制造得很薄,其厚度一般在几个微米至几十个微米。
1.3.2三极管的放大作用和载流子的运动
双极型半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。若在放大工作状态:发射结加正向电压,集电结加反向电压。现以 NPN型三极管的放大状态为例,来说明三极管内部的电流关系, 见图1.16。
发射结加正偏时,从发射区将有大量的电子向基区扩散,形成的电流为IEN。与PN结中的情况相同。从基区向发射区也有空穴的扩散运动,但其数量小,形成的电流为IEP。这是因为发射区的掺杂浓度远大于基区的掺杂浓度。
讲 授 内 容
进入基区的电子流因基区的空穴浓度低,被复合的机会较少。又因基区很薄,在集电结反偏电压的作用下,电子在基区停留的时间很短,很快就运动到了集电结的边上,进入集电结的结电场区域,被集电极所收集,形成集电极电流ICN。在基区被复合的电子形成的电流是 IBN。
另外,因集电结反偏,使集电结区的少子形成漂移电流ICBO。于是可得如下电流关系式:
IE= IEN+ IEP 且有IENIEP
IEN=ICN+ IBN 且有IEN IBN , ICNIBN
IC=ICN+ ICBO IB=IEP+ IBN-ICBO
IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN=(ICN+ICBO)+(IBN+IEP-ICBO)=IC+IB
由以上分析可知,发射区掺杂浓度高,基区很薄,是保证三极管能够实现电流放大的关键。若两个PN结对接,相当基区很厚,所以没有电流放大作用,基区从厚变薄,两个PN结演变为三极管,这是量变引起质变的又一个实例。
1.3.3 三极管的特性曲线
本节对共发射极接法三极管的特性曲线进行讨论。共发射极接法的供电电路和电压电流关系如图1.17所示。
半导体三极管也称双极型晶体管晶体三极管简称三极管是一种电流控制电流的半导体器件
讲 授 内 容
1. 输入特性曲线
简单地看,输入特性曲线类似于发射结的伏安特性曲线,现讨论iB和uBE之间的函数关系。因为有集电结电压的影响,它与一个单独的PN结的伏安特性曲线不同。 为了排除UCE的影响,在讨论输入特性曲线时,应使uCE =const(常数)。uCE的影响,可以用三极管的内部的反馈作用解释,即uCE对iB的影响。
共发射极接法的输入特性曲线见图1.18。其中uCE =0V的那一条相当于发射结的正向特性曲线。当uCE≥1V时,uCB = uCE - uBE
0,集电结已进入反偏状态,开始收集电子,且基区复合减少,
IC / IB增大,特性曲线将向右稍微移动一些。但uCE再增加时,
曲线右移很不明显。曲线的右移是三极管内部反馈所致,右移不明显说明内部反馈很小。
输入特性曲线的分区:死区、非线性区、线性区。
2. 输出特性曲线
共发射极接法的输出特性曲线如图1.19所示,它是以iB为参变量的一族特性曲线。现以其中任何一条加以说明,当uCE =0 V时,因集电极无收集作用, iC =0。当uCE微微增大时,发射结虽处于正向电压之下,但集电结反偏电压很小,如uCE 1 V;uBE=0.7 V;uCB =uCE- uBE ≤0.7 V 。集电区收集电子的能力很弱,iC主要由UCE决定。当
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