华成英《模拟电子技术基础》第4讲 晶体三极管.ppt

第四讲 晶体三极管 一、晶体管的结构和符号 二、晶体管的放大原理 电流分配： IE＝IB＋IC IE－扩散运动形成的电流 IB－复合运动形成的电流 IC－漂移运动形成的电流 三、晶体管的共射输入特性和输出特性 2. 输出特性 晶体管的三个工作区域 四、温度对晶体管特性的影响 五、主要参数 讨论一 讨论二 * 一、晶体管的结构和符号 二、晶体管的放大原理 三、晶体管的共射输入特性和输出特性 四、温度对晶体管特性的影响 五、主要参数 多子浓度高 多子浓度很低，且很薄 面积大 晶体管有三个极、三个区、两个PN结。 小功率管 中功率管 大功率管 为什么有孔？ BJT的结构简介 半导体三极管的结构示意图如图所示。它有两种类型:NPN型和PNP型。 两种类型的三极管 发射结(Je) 集电结(Jc) 基极，用B或b表示（Base） 发射极，用E或e 表示（Emitter）； 集电极，用C或c 表示（Collector）。 发射区 集电区 基区 三极管符号 结构特点： ? 发射区的掺杂浓度最高； ? 集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大； ? 基区很薄，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 BJT的电流分配与放大原理 1. 内部载流子的传输过程 三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来的。 外部条件：发射结正偏，集电结反偏。 发射区：发射载流子 基区：传送和控制载流子 集电区：收集载流子 以上看出，三极管内有两种载流子(自由电子和空穴)参与导电，故称为双极型三极管。或BJT (Bipolar Junction Transistor)。 载流子的传输过程 P N P e b c IE IB’ INC ICBO IB IC 工作原理 载流子的传输规律 1. 发射区向基区扩散空穴，形成发射极电流 2. 空穴在基区扩散和复合，形成了基区复合电流IB’ 3. 集电极收集从发射区扩散到基区的空穴，形成了电流INC 同时由于集电结反偏，少子在电场的作用下形成了漂移电流ICBO，影响IB和IC 可得电流之间的分配关系 IB = IB’-ICBO IC = INC+ICBO IE = IB+IC 共基极电路 2. 电流分配关系 根据传输过程可知 IC= InC+ ICBO 通常 IC ICBO ? 为电流放大系数，它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 IE=IB+ IC 载流子的传输过程 根据 ? 是另一个电流放大系数，同样，它也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 ? 1 IE=IB+ IC IC= InC+ ICBO 且令 ICEO= (1+ ? ) ICBO （穿透电流） 2. 电流分配关系 3. 三极管的三种组态 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； BJT的三种组态 IE=(1+β)IB RL e c b 1k? 共基极放大电路 4. 放大作用 若 ?vI = 20mV 使 当 则 电压放大倍数 VEE VCC VEB IB IE IC + - ?vI +?vEB ?vO + - +?iC +?iE +?iB ?iE = -1 mA， ?iC = ? ?iE = -0.98 mA， ?vO = -?iC? RL = 0.98 V， ? = 0.98 时， + - b c e RL 1k? 共射极放大电路 图 03.1.06 共射极放大电路 VBB VCC VBE IB IE IC + - ?vI +?vBE ?vO + - +?iC +?iE +?iB ?vI = 20mV 设 若 则 电压放大倍数 ?iB = 20 uA ?vO = -?iC? RL = -0.98 V， ? = 0.98 使 4. 放大作用 综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。 实现这一传输过程的两个条件是： （1）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。 （2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。 BJT的电流分配与放大原理 vCE = 0V + - b c e 共射极放大电路 VBB VCC vBE iC iB + - vCE iB=f(vBE)? vCE=const (2) 当vCE≥1V时， vCB= vCE - vBE0，集电结已进入反偏状态，开始收