第1章 半导体器件(二)模锻.ppt

* * * * * * * * * * Khjjjlk Hjjhjhhj * * * * * * * * * * * * 模 拟 电 子 技 术 第1章 半导体器件 1.1　概述 1.2　半导体二极管 小 结 1.3　双极型晶体三极管 1.4　场效应管 1.3　双极型晶体三极管 1.3.1 BJT的结构及类型 1.3.2 BJT的电流放大作用 1.3.3 BJT的特性曲线 1.3.4 BJT的主要参数 1.3.5 温度对BJT的特性及参数的影响 (Semiconductor Transistor) 晶体管的应用举例 1.3.1 BJT的结构及类型 （Bipolar Junction Transistor） 一、结构与符号 N N P 发射极 E 基极 B 集电极 C 发射结 集电结 — 基区 — 发射区 — 集电区 emitter base collector NPN 型 P P N E B C PNP 型 E C B E C B 二、分类 按材料分： 硅管、锗管 按功率分： 小功率管 500 mW 按结构分： NPN、 PNP 按使用频率分： 低频管、高频管 大功率管 1 W 中功率管 0.5 ?1 W 1.3.2 BJT的电流放大作用 1. 晶体管放大的条件 内部 条件 发射区掺杂浓度很高 基区很薄且掺杂浓度很低 集电结面积大 外部 条件 发射结正偏 集电结反偏 2. 晶体管放大电路的三种接法 ui uo C E B E C B ui uo E C B ui uo 共射 共集 共基 实现电路: 3. 晶体管内部载流子的运动 1) 发射结加正向电压，扩散运动形成发射极电流 IE I CN 多数被集电结收集形成 ICN IE 少数与空穴复合，形成 IBN I BN 基区空 穴来源 基极电源提供(IB) 集电区少子漂移(ICBO) I CBO IB IBN ? IB + ICBO 即： IB ? IBN – ICBO 2)扩散到基区的自由电子与空穴的复合形成基极电流IB 3) 集电结加反向电压，漂移运动形成集电极电流IC I C = ICN + ICBO 由于集电结加反向电压且其结面积较大，基区的非平衡少子在外电场作用下越过集电结到达集电区，形成漂移电流。与此同时，集电区与基区的平衡少子也参与漂移运动，但它的数量很小，近似分析中可忽略不计。可见，在集电极电源VCC的作用下，漂移运动形成集电极电流IC。 I CN IE I BN I CBO IB I CN IE I CBO IB IC 4. 晶体管的电流分配关系 　　当管子制成后，发射区载流子浓度、基区宽度、集电结面积等确定，故电流的比例关系确定，即： IB ? I BN ? ICBO IC = ICN + ICBO 穿透电流 电流放大系数: IE = IC + IB 如果忽略ICEO 1.3.3 晶体管的特性曲线 一、输入特性 输入 回路 输出 回路 与二极管特性相似 O 曲线基本重合(电流分配关系确定) 曲线右移(因集电结开始吸引电子) 发射结压降 UBE(on) 硅管： (0.6 ? 0.8) V 锗管： (0.2 ? 0.4) V 取 0.7 V 取 0.3 V 输入特性 当UCE增大时，曲线将右移。这是因为，由发射区注入基区的非平衡少子有一部分越过基区和集电结形成集电极电流，而另一部分在基区参与复合运动的非平衡少子将随UCE的增大（即集电结反向电压的增大）而减少。因此，要获得同样的基极电流，就必须加大发射结压降，使发射区向基区注入更多的电子。 实际上，对于确定的UBE，当UCE增大到一定值（如1V）以后，集电结的电场已足够强，可以将发射区注入基区的绝大部分非平衡少子都收集到集电区，因而再增大UCE ，集电极电流也不可能明显增大，也就是说，基极电流已基本不变。因此，超过一定数值后，曲线不再明显右移而基本重合。对于小功率管，可以近似地用UCE大于1V的任何一条曲线来代表UCE大于1V的所有曲线。 二、输出特性 iC / mA uCE /V 50 μA 40 μA 30 μA 20 μA 10 μA IB = 0 O 2 4 6 8 4 3 2 1 截止区 IB =0 IC = ICEO ? 0 特征：发射结电压小于开启电压且集电结反向偏置。 截止区 ICEO 对于每一个确定的IB，都有一条曲线，所以输出特性是一族曲线。对于某一条曲线，当uCE从零逐渐增大时，集电结电场随之增强，收集基区非平衡少子的能力逐渐增强，因而iC也就逐渐增大。而当u