第四章晶体管.ppt

4 双极结型三极管及放大电路基础 3.分类 二、放大状态下BJT 的工作原理 (3)c结收集载流子，形成c极电流IC 2. BJT的三种组态 3. BJT的电流分配关系 BJT放大作用 2）共射极接法 共射极接法放大作用 三、BJT的特性曲线(以共射极放大电路为例) 2.输出特性曲线 晶体管的输出特性曲线 * 基本要求 1、掌握三极管的极间电流分配，放大作用和开关特性 一、概述 § 4.1半导体三极管(BJT) BJT: Bipolar Junction Transistor 双极结型三极管：因有自由电子和空穴两种极性的载流子参与导电而得名。 1.结构 发射极用e 表示(Emitter) 集电极用c 表示(Collector) 基极用b表示(Base) 发射区 集电区 基区 三极管符号 半导体三极管为两个背靠背的PN结。结构如图所示，有三个电极、三层半导体、两个结。它有两种类型:NPN型和PNP型。 集电结(Jc) 发射结(Je) 符号中，发射极上的箭头表示发射结加正偏电压时，发射极电流的实际方向。 (3) 按功率： 小、大、中功率管 (1) 按材料 Si管 Ge管 (2) 按结构 NPN管 PNP管 2.结构特点 ? 发射区e掺杂浓度最高； ? 集电区c掺杂浓度低于发射区，且面积大； ? 基区b很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。 管芯结构剖面图 (4) 按频率：高频管、低频管 所以，发射区和集电区不是电对称的。 放大工作状态的外部条件： e结正偏，c结反偏 NPN 管: PNP 管: BJT中有两个PN结，每个PN结有正偏、反偏两种工作状态，所以BJT在工作中有四种工作状态： 放大、饱和、截止、倒置。 以下以NPN型管为例进行分析 1.内部载流子的传输过程 (1)e区向b区扩散载流子，形成e极电流IE ∵ e结正偏→ e区多子（电子）扩散（e到b）→IEN （b到e） b区多子（空穴）扩散（b到e）→IEP （b到e） 其中，IES为e结的反向饱和电流。 由于b极掺杂浓度很低，IEP很小，可以被忽略，所以 即，e极电流IE约为e区电子扩散电流。 两者均受vBE控制，有 (2)载流子在b区扩散与复合，形成复合电流IBN ∵浓度差→电子向c结扩散，同时有一部分与空穴复合 →形成b区复合电流IBN 又∵b区掺杂极低且薄 ∴复合机会少，IBN很小，大多数电子都能扩散到c结边界。 b区被复合掉的空穴由电源VEE从b区拉走电子来补充。 ∵c结反偏，内电场被加强，对e区扩散到c结边缘的电子吸引力很强，电子渡过c结→c区→形成ICN(c到b) 显然 ICN = IEN - IBN 同时，b区少子电子和c区少子空穴在c结反偏电压下漂移，形成c结反向饱和电流ICBO (c到b) 所以， IC = ICN + ICBO ICBO不受e结电压控制，对放大没有贡献； 大小取决于b区和c区的少子浓度，数值很小，但受温度影响很大，容易使BJT工作不稳定。 另：显然 B极电流IB = IE- IC 共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示。 共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示; 共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示； ? 只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般 ? 0.9?0.99 1）定义：共基极直流电流放大系数 表达了IE转化为ICN的能力 由 IC = ICN + ICBO 可得 当ICBO 很小时，有 上式表明了共基极接法时，输出电流IC受输入电流IE控制的电流分配关系 RL e c b 1k? 共基极放大电路 电压放大倍数 VEE VCC VEB IB IE IC + - ?vI +?vEB ?vO + - +?iC +?iE +?iB 若 ?vI = 20mV 使 ?iE = -1 mA， 则 ?iC = ? ?iE = -0.98 mA， ?vO = -?iC? RL = 0.98 V， 当 ? = 0.98 时， ★共基极接法中,只有电压放大，没有电流放大。 ?vI 很小 ∵e结正偏 ∴ ?iE很大 + - b c e RL 1k? 共射极放大电路 VBB VCC VBE IB IE IC (1)e接在输入/出电路的公共端 (2)输入控制电流为IB IB与IC之间的关系 IE=IB+ IC 1 b极开路时ce间的反向饱和电流(漏电流) + - b c e RL 1k? 共射极放大电路 VBB VCC VBE IB IE IC + - ?vI ?vO + - +?iC +?iE +?iB 若 ?vI = 20mV 则 电压放大倍数 使 ?iB = 20 uA ?v