第3讲半导体基础知识—三极管.pptVIP

第二章 晶体三极管 晶体三极管又称双极型晶体管(BJT)，一般由两个背靠背的PN结构成，根据这两个PN结的排列方式不同，三极管分为NPN型和PNP型两种。 2.2 放大模式下的工作原理 放大模式是指晶体管工作在发射结正偏、 集电结反偏的模式。这时它呈现的主要特 性是正向受控作用，即三极管的集电极电 流和发射极电流只受正偏发射结电压的控 制，而几乎不受反偏集电结电压的控制。 这种作用是实现放大器的基础。 2.3 晶体三极管的伏安特性曲线 * 晶体三极管 参考书籍： 谢嘉奎《电子线路》线性部分 NPN型 C P N N E B 发射区 集电区 基区 基极 发射极 集电极 集电结 发射结 PNP型 N P P E B 基区 发射结 集电结 集电区 发射区 集电极 C 发射极 基极 B E T C NPN B E T C PNP 晶体三极管和晶体二极管一样都是非线性器件， 它的主要特性与其工作模式有关。 晶体三极管有三种工作模式： 放大模式 饱和模式 截止模式 2.2.1　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 c N N P e b 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： 　　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 IE = ICn + IBn + IEp 　= IEn+ IEp 　　一般要求 ICn 在 IE 中占的比例尽量大。而二者之比称共基直流电流放大系数，即 一般可达 0.95 ~ 0.99 三个极的电流之间满足节点电流定律，即 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 一组三极管电流关系典型数据 IB/mA -0.001 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 IC/mA 0.001 0.01 0.56 1.14 1.74 2.33 2.91 IE/mA 0 0.01 0.57 1.16 1.77 2.37 2.96 1. 任何一列电流关系符合 IE = IC + IB，IB IC IE, IC ? IE。 　　2. 当 IB 有微小变化时， ? IC 较大。说明三极管具有电流放大作用。 3. 共射交流电流放大系数 共基交流电流放大系数 IB/mA -0.001 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 IC/mA 0.001 0.01 0.56 1.14 1.74 2.33 2.91 IE/mA 0 0.01 0.57