01 3双极型三极管.ppt

* * 双极型三极管(BJT)　　 又称半导体三极管、晶体管，或简称为三极管。 (Bipolar Junction Transistor) 三极管的外形如下图所示。 　　三极管有两种类型：NPN 和 PNP 型。主要以 NPN 型为例进行讨论。 1.3.1　晶体管的结构 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) (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。 平面型(NPN)三极管制作工艺 　 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(基区)，再在 P 型区上刻窗口，将磷杂质进行扩散形成N型的发射区。引出三个电极即可。 　 合金型三极管制作工艺：在 N 型锗片(基区)两边各置一个铟球，加温铟被熔化并与 N 型锗接触，冷却后形成两个 P 型区，集电区接触面大，发射区掺杂浓度高。 (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 (b)PNP 型 1.3.2　晶体管的电流放大原理 以 NPN 型晶体三极管为例讨论 c N N P e b b e c 表面看 　　晶体管若实现放大，必须从晶体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 晶体管内部结构要求： 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。 3） 集电结面积大。 RC UBB UCC RB 晶体管放大的外部条件： 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。 b e c Rc Rb 1. 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 UBB 补充。 　　多数电子在基区继续扩散，到达集电结的一侧。 b e c I E I B Rc Rb 1. 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 UCC 。 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 2.三极管的电流分配关系 IC = ICN + ICBO IE = ICN + IBN + ICBO = IEN+ IEP UBB UCC RB RC IE = IC + IB IB=IBN+IPE-ICBO 三个极的电流之间满足节点电流定律，即 3. 晶体管电流放大系数 (1)直流电流放大系数 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 为共基极直流放大系数 将(1)式代入IE = IC + IB 得 其中： 称为共射极直流电流放大系数。 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 共射极直流电流放大系数 近似等于 IC 与 IB 之比。 一般 值约为几十 ~ 几百。 （2）交流电流放大系数 在共射极放大电路中，当有输入电压?ui作用时，则晶体管的基极电流将在IB的基础上叠加动态电流?iB，集电极电流也将在IC的基础上叠加动态电流?iC。通常将集电极电流变化量?iC与基电极电流变化量?iB之比定义为共射极交流电流放大系数，用? 表示。即： 共射电流放大系数 同样?iC与?iE之比定义为共基极交流电流放大系数。 共基电流放大系数 　　根据 ? 和 ? 的定义，以及三极管中三个电流的关系，可得 故 ? 与 ? 两个参数之间满足以下关系： 　　直流参数 与交流参数 ?、 ? 的含义是不同的，但是，对于大多数三极管来说，? 与 ， ? 与 的数值却差别不大，计算中，可不将它们严格区分。 输出 回路 输入 回路 + UCE - 1.3.3　晶体管的特性曲线 　　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。特性曲线分为输入特性曲线与输出特性曲线。 IB UCE IC UCC RB UBB c e b RC V ? + V ? + ?A ? + + ? mA 输入特性：对共发