第2章 半导体器件.ppt

一.三极管的结构 NPN型 PNP型 符号: 三极管的结构特点: （1）发射区的掺杂浓度＞＞基区掺杂浓度； （2）基区要制造得很薄且掺杂浓度很低； （3）集电结面积要求较大。 - - N N P 发射区 集电区 基区 发射结 集电结 e c b 发射极 集电极 基极 - - P P N 发射区 集电区 基区 发射结 集电结 e c b 发射极 集电极 基极 一、 三极管的结构 三个区 发射区： 杂质浓度很高 基 区： 杂质浓度低且很薄 集电区： 无特别要求 发射结 集电结 集电区 基区 发射区 c b e NPN型三极管的结构和符号 两个PN结 发射结 集电结 三个电极 发射极 e 基极 b 集电极 c 集电极 c collector 基极 b base 发射极 e emitter N P N 二． 三极管的内部工作原理（NPN管） 三极管在工作时要加上适当的直流偏置电压。 若在放大工作状态： 发射结正偏： + UCE － ＋ UBE － ＋ UCB － 集电结反偏： 由VBB保证 由VCC、 VBB保证 UCB=UCE - UBE 0 共发射极接法 c区 b区 e区 （1）因为发射结正偏，所以发射区向基区注入电子 ，形成了扩散电流IEN 。同时从基区向发射区也有空穴的扩散运动，形成的电流为IEP。但其数量小，可忽略。 所以发射极电流I E ≈ I EN 。 （2）发射区的电子注入基区后，变成了少数载流子。少部分遇到的空穴复合掉，形成IBN。所以基极电流I B ≈ I BN 。大部分到达了集电区的边缘。 1．三极管内部的载流子传输过程 （3）因为集电结反偏，收集扩散到集电区边缘的电子，形成电流ICN 。  另外，集电结区的少子形成漂移电流ICBO。 Rb Rc VBB VCC e c b 发射极电流 二、三极管中载流子的运动和电流分配关系 发射: 发射区大量电子向基区发射。 2. 复合和扩散： 电子在基区中复合扩散。 3. 收集： 将扩散过来的电子收集到集电极。 同时形成反向饱和电流ICBO 。 IE IC IB ICN IEN IBN ICBO 集电极电流 基极电流 动画 2．电流分配关系 三个电极上的电流关系: IE =IC+IB 定义： (1)IC与I E之间的关系: 所以: 共基极直流电流的放大系数,其值的大小约为0.9～0.99。 (2)IC与I B之间的关系： 联立以下两式： 得： 所以： 令： 得： 三. 三极管的特性曲线（共发射极接法） (1) 输入特性曲线 iB=f(uBE)? uCE=const（常数） （1）uCE=0V时，相当于两个PN结并联。 （3）uCE ≥1V再增加时，曲线右移很不明显。 （2）当uCE=1V时， 集电结已进入反偏状态，开始收集电子，所以基区复合减少， 在同一uBE 电压下，iB 减小。特性曲线将向右稍微移动一些。 死区电压 硅 0.5V 锗 0.1V 导通压降 硅 0.7V 锗 0.3V (2)输出特性曲线 iC=f(uCE)? iB=const 现以iB=60uA一条加以说明。 （1）当uCE=0 V时，因集电极无收集作用，iC=0。 （2） uCE ↑ → Ic ↑ 。 （3） 当uCE ＞1V后，收集电子的能力足够强。这时，发射到基区的电子都被集电极收集，形成iC。所以uCE再增加，iC基本保持不变。 同理，可作出iB=其他值的曲线。 输出特性曲线可以分为三个区域: 饱和区——iC受uCE显著控制的区域，该区域内uCE＜0.7 V。 此时发射结正偏，集电结也正偏。 截止区——iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。 此时，发射结反偏，集电结反偏。 放大区—— 曲线基本平行等 距。 此时，发 射结正偏，集电 结反偏。 该区中有： 饱和区 放大区 截止区 四. 三极管的主要参数 1.电流放大系数 （2）共基极电流放大系数： i CE △ =20uA (mA) B =40uA I C u =0 (V) =80uA I △ B B B I B i I B I =100uA C B I =60uA i 一般取20~