电子技术基础项目化教程课件 项目一 半导体器件的认识 1.2.3 晶体管.ppt

1.2相关知识1.2.3晶体管总目录下页晶体管又称为双极型半导体晶体管，因由两种载流子（空穴和自由电子）都参与导电而得名，用字母VT表示，它有两大类型，即PNP型和NPN型。实际应用时它的种类有很多，按半导体材料可分为：硅管和锗管；按功率大小分为：大、中、小功率管；按工作频率分为：高频管和低频管；按封装形式分为：金属封装和塑料封装等。1.2.3晶体管下页上页首页（1）晶体管的结构与符号晶体管是在一块半导体上通过特定的工艺掺入不同杂质的方法制成两个背靠背的PN结，并引出三个电极构成的，如图1-11所示。1.晶体管的工作原理下页上页首页图1-11晶体管的结构示意图、符号下页上页首页晶体管常见实物晶体管有三个区：发射区，基区，集电区。各区引出的电极依次是发射极E，基极B，集电极C。发射区和基区形成的PN结称为发射结；集电区和基区形成的PN结称为集电结。下页上页首页（2）晶体管的电流放大作用尽管晶体管从结构上看相当于两个二极管背靠背的串连在一起的，但是把两个二极管按上述关系简单连接时，将会发现并没有放大作用。晶体管之所以有放大作用是由它特殊的内部特殊结构和外部条件共同决定的。晶体管内部特殊结构：第一：基区很薄，通常只有1微米至几十微米，而且掺杂浓度比较低。第二：发射区是重掺杂区，所以多数载流子的浓度很大。第三：集电区的面积最大。下页上页首页应满足的外部条件：所加的直流电源必须保证发射结正偏，集电结反偏。下页上页首页1）电路图1-12中，VBB为基极电源电压，用于提供发射结正偏电压，使发射结处于正偏状态，RB为限流电阻；VCC为集电极电源电压，它通过RC、集电结、发射结形成回路。图1-12NPN晶体管中载流子的运动和各级电流由于发射结获正向偏置电压，其压降值很小（硅管约为0.7V），所以VCC主要降落在电阻RC和集电结两端，使集电结获得反向偏置电压，使集电结处于反偏状态。这样，VBB使发射结处于正偏状态，VCC使集电结处于反偏状态，满足了放大作用的外部条件。图中发射极E是输入回路和输出回路的公共端，这种连接方式的电路称为共发射极电路。下页上页首页2）载流子的运动规律电源VBB经过电阻RB使发射结正偏，这样发射区的多数载流子（自由电子）不断越过发射结而进入基区。电子进入基区后，少数电子通过基极流出，形成基极电流，剩下大量的电子使基区靠近发射结的电子浓度很大，而靠近集电结的电子浓度很低，这样在基区存在明显的浓度差，在浓度差的作用下，促使电子流在基区中向集电结扩散，由于集电结外加反向电压，这个反向电压产生的电场将阻止集电区的电子向基区扩散，但能够促使基区内扩散到集电结附近的电子将作漂移运动到达集电区，形成集电极电流。下页上页首页3）晶体管的电流分配关系综合载流子的运动规律，晶体管内的电流分配如图1-13所示，图中箭头方向表示电流方向。下页上页首页电流关系如下：从而可推出：IE＝IC+IB各级电流满足下列分配关系：NPN晶体管中载流子的运动和各级电流由上述电流分配关系可知，在共发射极电路中，集电极电流IC正比于基极电流IB。如果能控制IB就能控制IC，而与集电极外部电路无关，所以晶体管是一个电流控制器件。以上分析的是NPN型晶体管的电流放大原理，对于PNP型晶体管，其工作原理相同，只是晶体管各级电压极性相反，发射区发射的载流子是空穴而不是电子。下页上页首页晶体管有三个电极，而在连成电路时，必须有两个电极接输入回路，两个电极接输出回路，这样必然就有一个公共端公用，根据公共端的不同，可以有三种基本连接方式。2.晶体管的三种连接方式下页上页首页图1-14晶体管的三种基本连接方式晶体管的特性曲线全面反映了晶体管各级电压与电流之间的关系，是分析晶体管各种电路的重要依据。3.晶体管的特性曲线下页上页首页晶体管各电极电压与电流之间的关系可用伏安特性曲线来表示，特性曲线可用晶体管特性图示仪测得，下面对共发射极电路的特性曲线进行讨论，如图1-15（a）。共发射极电路（1）输入特性曲线如图1-15（a），由输入回路写出晶体管输入特性的函数式：下页上页首页NP