[工学]第三讲 双极型晶体管.ppt

* §1.5 双极型晶体三极管BJT 双极型三极管：Bipolar Junction Transistor 只有一种极性的载流子参与导电. 三极管 有两种极性的载流子参与导电. 单极型三极管 (场效应管)：Field Effect Transistor 按工作频率分：高频管、低频管 按功率分：小、中、大功率管 按材料分：硅管、锗管 按结构分：NPN型、PNP型 BJT的类型： 一、BJT的结构和工作原理 二、BJT的静态特性曲线 三、BJT的主要参数 四、BJT的交流小信号模型 一、BJT的结构和工作原理 1、为什么BJT具有放大作用？ 2、BJT三个电极的电流关系是怎样的？ 3、 如何判断电路中BJT的工作状态？ 问题： BJT是由两个PN结构成的三端器件，有两种基本类型: NPN型和PNP型。 + + NPN管比PNP管应用更广泛，特别在一般的半导体集成电路中，NPN管性能优于PNP管，故重点讨论NPN管。 （一）BJT的结构和符号 基区 发射区 集电区 发射结 集电结 发射极 基极 集电极 注意区分两者的符号 箭头方向表示电流的实际方向 BJT结构特点： （1）发射区高掺杂； （2）基区很薄，一般在几微米至几十微米；且掺杂浓度很低； （3）集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大. 管芯结构剖面图 发射区 基区 集电区 + －－是BJT具有电流放大作用的内部原因。 要使BJT具有放大作用，还必须给BJT加合适的偏置。 （二）BJT的放大偏置 1、什么叫放大偏置？ 放大偏置——“发射结正偏、集电结反偏”。 P N P b c e + - + - UBE UCE b c e iC ie ib + - + - UBE UCE b c e iC ie ib N P N b c e 2、放大偏置时BJT三个电极的电位关系： 识别管脚和判断管型的依据 —是BJT具有电流放大作用的外部条件。 前提是BJT处于放大状态。 （此时BJT处于放大状态） 3、放大偏置时BJT三个电极的电流方向 例题：测得放大电路中的某只晶体管三个管脚的电位如图所示：试判断各个管脚对应的电极，晶体管的结构类型及材料。 0.1V 0.78V -11.5V 1、基极电位UB居中（可先识别基极）； 3、NPN管各极的电位关系：UCUBUE； PNP管各极的电位关系：UCUBUE； B C E 该管为PNP型硅管。 2、发射结正偏压降: |UBE| = 0.7（0.6）V （硅管） |UBE| = 0.3（0.2）V （锗管） 可识别发射极（所剩者即为集电极）；并判断管子的材料； 可识别管子的类型（NPN/PNP）。 1、基极电位UB居中（可识别基极）； 3、NPN管各极的电位关系：UCUBUE； PNP管各极的电位关系：UCUBUE； 2、发射结压降: |UBE| = 0.7（0.6）V （硅管） |UBE| = 0.3（0.2）V （锗管） 可识别发射极——集电极；判断管子的材料； 可识别管子的类型（NPN/PNP）。 7.5V 3.9V 3.2V B C E NPN型硅管。 例题：测得放大电路中的某只晶体管三个管脚的电位如图所示：试判断各个管脚对应的电极，晶体管的结构类型及材料。 b c e RC EC EB Rb IB IC IE （三）放大偏置时BJT内部载流子的传输过程 给NPN型BJT加适当的偏置：发射结正偏，集电结反偏。 b c e Rb EB RC EC b c e Rb EB RC EC N P N 1、发射区向基区注入大量电子 2、电子在基区的复合和继续扩散 IEn IEP IB1 发射结正偏 因浓度差，发射区的大量电子经发射结扩散注入基区，形成电子流 基区空穴扩散注入发射区 从发射区扩散到基区的电子成为基区的非平衡少子，极少数电子与基区的空穴复合，形成复合电流 绝大部分电子继续扩散到达集电结附近。 ?IB1 ?IEn 集电结反偏 3、集电区收集发射区扩散过来的电子 ? ICBO 在外电场作用下，由发射区扩散在集电结附近的非平衡少子漂移到集电区 ?ICn 基区的电子漂移到集电区 集电区的空穴漂移到基区 ICn ICBO （扩散） ?IEP （漂移） 平衡少子的漂移 （四）放大偏置时BJT各极电流的关系： IE =IEn+IEP ?IEn； IC =ICn+ICBO?ICn ； IB =IB1+IEP-ICBO 1、各极电流的构成： 2、各极电流之间的关系： IE = IC+ IB ； ① IE 与 IC的关系： 对于给定的晶体管，集电极收集的电子流是发射极发射的电子流的一部