电子技术基础-2.1三极管及其应用材料.pptx

2.1 三极管及其应用 赤壁市机电信息技术学校 杨展 Email:492480981@ 一、三极管的结构和类型 1.三极管的结构 双极型晶体管是由三层杂质半导体构成的器件。它有三个电极，所以又称为半导体三极管、晶体三极管。 因两种极性电荷的载流子同时参与导电，故称双极型晶体管BJT (Bipolar Junction Transistor) 。 三极管是组成各种电子电路的核心器件。三极管的产生使PN结的应用发生了质的飞跃。 一、三极管的结构和类型 1.三极管的结构 双极型晶体管分有NPN型和PNP型，虽然它们外形各异，品种繁多，但它们的共同特征相同：都有三个分区、两个PN结和三个向外引出的电极： 发射结(Je) 集电结(Jc) 基极，用B或b表示（Base） 发射极，用E或e 表示（Emitter）； 集电极，用C或c 表示（Collector）。 发射区 集电区 基区 三极管符号 一、三极管的结构和类型 1.三极管的结构 常用的三极管的结构有硅平面管和锗合金管两种类型。 (a)平面型(NPN) 在N型硅片（集电区）氧化膜上刻一个窗口，将硼杂质进行扩散形成P型半导体（基区），再在P型区上刻窗口，将磷杂质进行扩散形成N型半导体（发射区），引出三个电极，最后用封装材料封装，即是平面型三极管。 一、三极管的结构和类型 1.三极管的结构 常用的三极管的结构有硅平面管和锗合金管两种类型。 (b)合金型(PNP) 在N型锗片（基区）两边各置一个铟球，加温后铟被熔化并向N型锗内部扩散，冷却后形成两个P型区域，从三个区引出三个电极，最后封装，即为合金型三极管。 一、三极管的结构和类型 2.三极管的分类 （1）按极性分：NPN型、PNP型 （2）按材料分：硅管、锗管 （3）按结构分：合金管、平面管 （4）按用途分：放大管、开关管、功率管 （5）按工作频率分：低频管、高频管 （6）按功率分：小功率管、中功率管、大功率管 二、三极管的电流放大作用 1.实现电流放大作用的内部结构条件 晶体管芯结构剖面图 集电区N 基区P 发射区N ①发射区掺杂浓度很高，以便有 足够的载流子供“发射”。 ②为减少载流子在基区的复合机 会，基区做得很薄，一般为几个 微米，且掺杂浓度较发射极低。 ③集电区体积较大，且为了顺利 收集边缘载流子，掺杂浓度很低。 可见，双极型三极管并非是两个PN 结的简单组合，而是利用一定的掺杂工艺制作而成。因此，绝不能用两个二极管来代替，使用时也决不允许把发射极和集电极接反。 ＋ － (1)发射结必须“正向偏置”，以利于发射区电子的扩散，扩散 电流即发射极电流ie，扩散电子的少数与基区空穴复合，形成基极电流ib，多数继续向集电结边缘扩散。 ＋ － (2)集电结必须“反向偏置”，以利于收集扩散到集电结边缘的 多数扩散电子，收集到集电区的电子形成集电极电流ic。 IE IC IB 整个过程中，发射区向基区发射的电子数等于基区复合掉的电子与集电区收集的电子数之和，即： IE=IB+IC 二、三极管的电流放大作用 2.实现电流放大作用的外部偏置条件 VB＞VE 发射结正偏 二、三极管的电流放大作用 2.实现电流放大作用的外部偏置条件 N N P P P N 集电结 发射结 发射结 集电结 VC VC VE VE VB VB VC＞VB 集电结反偏 VB＞VE 发射结正偏 VB＞VC 集电结反偏 NPN管，三个管脚上的电位大小关系为VC＞VB＞VE PNP管，三个管脚上的电位大小关系为VC＜VB＜VE 3.三极管内部载流子的运动分析 （4）小结 结论 由于发射结处正偏，发射区的多数载流子自由电子将不断扩散到基区，并不断从电源补充进电子，形成发射极电流IE。 1. 发射区向基区扩散电子的过程 由于基区很薄，且多数载流子浓度又很低，所以从发射极扩散过来的电子只有很少一部分和基区的空穴相复合形成基极电流IB，剩下的绝大部分电子则都扩散到了集电结边缘。 2. 电子在基区的扩散和复合过程 集电结由于反偏，可将从发射区扩散到基区并到达集电区边缘的电子拉入集电区，从而形成较大的集电极电流IC。 3. 集电区收集电子的过程 只要符合三极管发射区的杂质浓度大大于基区的掺杂浓度，基区的掺杂浓度又大大于集电区的杂质浓度，且基区很薄的内部条件，再加上晶体管的发射结正偏、集电结反偏的外部条件，三极管就具有了放大电流的能力。 二、三极管的电流放大作用 5.三极管电流分配关系 从三极管内部载流子的传输过程，可以得出： 由于管子内部结构已经定型，IC与IB的比例关系是一个定值，且IC＞＞IB，定义 为三极管的共发射极直流电流放大系数： 此