第6章模拟电路部分-半导体器件.ppt

二、晶体管的放大原理 扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极电流IB，漂移运动形成集电极电流IC。 少数载流子的运动 因发射区多子浓度高使大量电子从发射区扩散到基区 因基区薄且多子浓度低，使极少数扩散到基区的电子与空穴复合 因集电区面积大，在外电场作用下大部分扩散到基区的电子漂移到集电区 基区空穴的扩散 电流分配： IE＝IB＋IC IE－扩散运动形成的电流 IB－复合运动形成的电流 IC－漂移运动形成的电流 穿透电流 集电结反向电流 直流电流放大系数 交流电流放大系数 为什么基极开路集电极回路会有穿透电流？ 半导体三极管的放大作用 1）三极管要实现放大作用必须满足的外部条件：发射结加正向电压，集电结加反向电压，即发射结正偏，集电结反偏。如图所示，其中V为三极管，UCC为集电极电源电压，UBB为基极电源电压，两类管子外部电路所接电源极性正好相反，Rb为基极电阻，Rc为集电极电阻。若以发射极电压为参考电压，则三极管发射结正偏，集电结反偏这个外部条件也可用电压关系来表示：对于NPN型：UCUBUE；对于PNP型：UEUBUC。 （a）NPN型; （b）PNP型 2）基本连接方式 三极管有三个电极，而在连成电路时必须由两个电极接输入回路，两个电极接输出回路，这样势必有一个电极作为输入和输出回路的公共端。根据公共端的不同，有三种基本连接方式 （1）共发射极接法（简称共射接法）。共射接法是以基极为输入端的一端，集电极为输出端的一端，发射极为公共端，如图（a）所示 （2）共基极接法（简称共基接法）。共基接法是以发射极为输入端的一端，集电极为输出端的一端，基极为公共端，如图（b）所示 （3）共集电极接法（简称共集接法）。共集接法是以基极为输入端的一端，发射极为输出端的一端，集电极为公共端，如图（c）所示。 电流分配： IE＝IB＋IC IE－扩散运动形成的电流 IB－复合运动形成的电流 IC－漂移运动形成的电流 穿透电流 集电结反向电流 直流电流放大系数 交流电流放大系数 为什么基极开路集电极回路会有穿透电流？ 三、晶体管的共射输入特性和输出特性 为什么UCE增大曲线右移？ 对于小功率晶体管，UCE大于1V的一条输入特性曲线可以取代UCE大于1V的所有输入特性曲线。 为什么像PN结的伏安特性？ 为什么UCE增大到一定值曲线右移就不明显了？ 1、输入特性曲线 当UCE不变时，输入回路中的电流IB与电压UBE之间的关系曲线被称为输入特性，即： 1、当UCE=0时，三极管的输入回路相当于两个PN结并联，如图6.19所示。三极管的输入特性是两个正向二极管的伏安特性。 2、当UCE≥UBE时，b、e两极之间加上正向电压。集电结反偏，发射区注入基区的电子绝大部分漂移到集电极，只有一小部分与基区的空穴复合形成基极电流IB。与UCE=0时相比，在相同UBE条件下，IB要小得多，输入特性曲线向右移动；若UCE继续增大，曲线继续右移。 图6.19 UCE=0时，三极管测试电路和等效电路 ? （a）测试电路;（b）等效电路 当UCE1V时，在一定的UBE条件之下，集电结的反向偏压足以将注入到基区的电子全部拉到集电极，此时UCE再继续增大，IB也变化不大，因此 UCE1V以后，不同UCE值的各条输入特性曲线几乎重叠在一起。所以常用UCE1V的某条输入特性曲线来代表UCE更高的情况。在实际应用中，三极管的UCE一般大于1V，因而UCE1V时的曲线更具有实际意义。 由三极管的输入特性曲线可看出：三极管的输入特性曲线是非线性的，输入电压小于某一开启值时，三极管不导通，基极电流为零，这个开启电压又叫阈值电压。对于硅管，其阈值电压约为0.5V，锗管约为0.1~0.2V。当管子正常工作时，发射结压降变化不大，对于硅管约为0.6~0.7V，对于锗管约为0.2~0.3V。 2）输出特性曲线 当IB不变时，输出回路中的电流IC与电压UCE之间的关系曲线称为输出特性曲线，即 (6—3) 固定一个IB值，可得到一条输出特性曲线，改变IB值，可得到一簇输出特性曲线。 以硅NPN型三极管为例，其输出特性曲线族如图所示。在输出特性曲线上可划分三个区：放大区、截止区、饱和区。 输出特性 β是常数吗？什么是理想晶体管？什么情况下 ? 对应于一个IB就有一条iC随uCE变化的曲线。 为什么uCE较小时iC随uCE变化很大？为什么进入放大状态曲线几乎是横轴的平行线？ 饱和区 放大区 截止区 （1）放大区。当UCE1V以后，三极管的集电极电流 IC=βIB+ICEO