哈工大数模电2_1_2双极型半导体三极管结构电流分配与控制.ppt

2.1.2 双极型半导体三极管的电流分配与控制 双极型半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。 若在放大工作状态：发射结加正向电压，集电结加反向电压。 发射结加正偏时，从发射区将有大量的电子向基区扩散，形成的电流为IEN。与PN结中的情况相同。。 从基区向发射区也有空穴的扩散运动，但其数量小，形成的电流为IEP。这是因为发射区的掺杂浓度远大于基区的掺杂浓度。 进入基区的电子流因基区的空穴浓度低，被复合的机会较少。又因基区很薄，在集电结反偏电压的作用下，电子在基区停留的时间很短，很快就运动到了集电结的边上，进入集电结的结电场区域，被集电极所收集，形成集电极电流ICN。在基区被复合的电子形成的电流是 IBN。 另外因集电结反偏，使集电结区的少子形成漂移电流ICBO。于是可得如下电流关系式: IE= IEN+ IEP 且有IENIEP IEN=ICN+ IBN 且有IEN IBN ，ICNIBN 2.1.2 双极型半导体三极管的电流分配与控制 改进的电子教案 * * 现以 NPN型三极管的放大状态为例，来说明三极管内部的电流关系， 见图02.02。 图 02.02 双极型三极管的电流传输关系 动画2-1 IC=ICN+ ICBO IB=IEP+ IBN－ICBO IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN =(ICN+ICBO)+(IBN+IEP－ICBO) IE =IC+IB 以上关系在图02.02的动画中都给予了演示。由以上分析可知，发射区掺杂浓度高，基区很薄，是保证三极管能够实现电流放大的关键。若两个PN结对接，相当基区很厚，所以没有电流放大作用，基区从厚变薄，两个PN结演变为三极管，这是量变引起质变的又一个实例。 问题1：除了从三极管的电流分配关系可以 证明 IE=IC+IB 。还可以通过什么方 法加以说明？ 问题2：为什么当温度升高时，三极管将失 去放大作用？从物理概念上加以说 明。 2.1 双极型半导体三极管的工作原理 半导体三极管在英文中称为晶体管(Transister)，半导体三极管有两大类型，一是双极型半导体三极管(BJT)， 二是场效应半导体三极管(FET)。 双极型半导体三极管是由两种载流子参与导电的半导体器件，它由两个 PN 结组合而成，是一种电流控制电流源器件（CCCS）。 场效应型半导体三极管仅由一种载流子参与导电，是一种电压控制电流源器件（VCCS）。 2.1.1 双极型半导体三极管的结构 NPN型 PNP型 这是基极b 这是发射极e 这是集电极c 这是发射结Je 这是集电结Jc 三极管的符号短粗线代表基极,发射极的箭头方向,代表发射极电流的实际方向。 2.1.2 双极型半导体三极管的电流分配关系 双极型三极管在制造时，要求发射区的掺杂浓度大，基区掺杂浓度低并要制造得很薄，集电区掺杂浓度低，且集电结面积较大。从结构上看双极型三极管是对称的，但发射极和集电极不能互换。 双极型半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。若在放大工作状态：发射结加正向电压，集电结加反向电压。现以 NPN型三极管的放大状态为例，来说明三极管内部载流子的运动关系，见下图。 IEN ICN IEP ICEO IE IC IB IBN 注意图中画的是载流子的运动方向，空穴流与电流方向相同；电子流与电流方向相反。为此可确定三个电极的电流 IE=IEN + IEP 且IEN IEP IC= ICN +ICBO ICN= IEN - IBN IB= IEP + IBN - ICBO 由此可写出三极管三个电极的电流 IEN ICN IEP ICEO IE IC IB IBN IE=IEN + IEP 且IEN IEP IC= ICN +ICBO ICN= IEN - IBN IB= IEP + IBN - ICBO 发射极电流：IE= IEN＋ IEP 且有IENIEP 集电极电流：IC=ICN+ ICBO IC