第4讲晶体三极管讲解.ppt

第四讲 晶体三极管 * * 　　常用的三极管的结构有硅平面管和锗合金管两种类型。 图1.3.2　三极管的结构 (a)平面型(NPN) (b)合金型(PNP) N e c N P b 二氧化硅 b e c P N P e 发射极，b基极，c 集电极。 多子浓度高 多子浓度很低，且很薄 面积大 晶体管有三个极、三个区、两个PN结。 小功率管 中功率管 大功率管 为什么有孔？ 1.3　双极结型三极管(BJT) 图 1.3.3　三极管结构示意图和符号　　(a)NPN 型 e c b 符号 集电区 集电结 基区 发射结 发射区 集电极 c 基极 b 发射极 e N N P 集电区 集电结 基区 发射结 发射区 集电极 c 发射极 e 基极 b 　 　 c b e 符号 N N P P N 图 1.3.3　三极管结构示意图和符号　　(b)PNP 型 1.3.2　三极管的放大作用 　　　　和载流子的运动 以 NPN 型三极管为例讨论 图1.3.4　三极管中的两个 PN 结 b e c 表面看 　　三极管若实现放大，必须从三极管内部结构和外部所加电源的极性来保证。 　不具备放大作用 三极管内部结构要求： N N P e b c N N N P P P 　　1. 发射区高掺杂。 　　2. 基区做得很薄。通常只有几微米到几十微米，而且掺杂较少。 　　三极管放大的外部条件：外加电源的极性应使发射结处于正向偏置状态，而集电结处于反向偏置状态。 3. 集电结面积大。 b e c Rc Rb 三极管中载流子运动过程 I E IB 　　1. 发射　发射区的电子越过发射结扩散到基区，基区的空穴扩散到发射区—形成发射极电流 IE (基区多子数目较少，空穴电流可忽略)。 　　2. 复合和扩散　电子到达基区，少数与空穴复合形成基极电流 Ibn，复合掉的空穴由 VBB 补充。 　　多数电子在基区继续扩散，到达集电结的一侧。 图 1.3.5　三极管中载流子的运动 b e c I E I B Rc Rb 三极管中载流子运动过程 　　3. 收集　集电结反偏，有利于收集基区扩散过来的电子而形成集电极电流 Icn。 　　其能量来自外接电源 VCC 。 I C 　　另外，集电区和基区的少子在外电场的作用下将进行漂移运动而形成反向饱和电流，用ICBO表示。 ICBO 图 1.3.5　三极管中载流子的运动 b e c e Rc Rb 　　三极管的电流分配关系 IEp ICBO IE IC IB IEn IBn ICn IC = ICn + ICBO (A) IE = ICn + IBn + IEp (B) 　　一般要求 ICn 在 IE 中占的比例尽量大。而二者之比称直流电流放大系数，即 一般可达 0.95 ~ 0.99 IB+ ICBO = IBN + IEp (C) 将三极管电流分配关系式（A）（B）（C）合并化简得到： IE = IC + IB 代入(1)式，得 其中： 　　共射直流电流放大系数。 上式中的后一项常用 ICEO 表示，ICEO 称穿透电流。 当 ICEO IC 时，忽略 ICEO，则由上式可得 　　共射直流电流放大系数 近似等于 IC 与 IB 之比。 一般 值约为几十 ~ 几百。 三极管的电流分配关系 1.3.3　三极管的特性曲线 　　特性曲线是选用三极管的主要依据，可从半导体器件手册查得。 输入特性： 输出特性： + - b c e 共射极放大电路 VBB VCC vBE iC iB + - vCE 一、输入特性 (1) UCE = 0 时的输入特性曲线 Rb VBB c e b iB + uBE _ VBB iB + uBE _ b c e O IB/?A 当 UCE = 0 时，基极和发射极之间相当于两个 PN 结并联。所以，当 b、e 之间加正向电压时，应为两个二极管并联后的正向伏安特性。 图 1.3.7(上中图)　 图 1.3.8(下图)　 清华大学 华成英 hchya@tsinghua.edu.cn 　　(2) uCE 0 时的输入特性曲线 　　当 uCE 0 时，这个电压有利于将发射区扩散到基区的电子收集到集电极。 uCE uBE，三极管处于放大状态。 * 特性右移(因集电结开始吸引电子) uCE ≥ 1 时的输入特性具有实用意义。 　　* uCE ≥ 1 V，特性曲线重合。 vCE = 0V vCE ? 1V (3) 输入特性曲线的三个部分 ①死区 ②非线性区 ③线性区 二、输出特性 图 1.3.9　NPN 三极管的输出特性曲线 IC / mA UCE /V 100 μA 80μA 60 μA 40 μA 20 μA IB =