5.1-雙極結型晶體管解析課件

1、第 5 章 雙極結型晶體管 5.1 雙極結型晶體管基礎 PN 結正向電流的來源是多子，所以正向電流很大；反向電流的來源是少子，所以反向電流很小。如果給反偏 PN 結提供大量少子，就能使反向電流提高。給反偏 PN 結提供少子的方法之一是在其附近制作一個正偏 PN 結，使正偏 PN 結注入的少子來不及復合就被反偏 PN 結收集而形成很大的反向電流。反向電流的大小取決于正偏 PN 結偏壓的大小。通過改變正偏 PN 結的偏壓來控制其附近反偏 PN 結的電流的方法稱為 雙極晶體管效應，由此發(fā)明的雙極結型晶體管獲得了諾貝爾物理獎。 美國貝爾實驗室發(fā)明的世界上第一支鍺點接觸式雙極型晶體管。隨后出現(xiàn)了結型雙極

2、型晶體管。 雙極型晶體管有兩種基本結構：PNP 型和 NPN 型，其結構示意圖和在電路圖中的符號如下。NNNPPPEEEEBBBBCCCC5.1.1 雙極結型晶體管的結構 雙極結型晶體管 ( Bipolar Junction Transistor) 簡稱為雙極型晶體管，或晶體管。 均勻基區(qū)晶體管：基區(qū)摻雜為均勻分布。少子在基區(qū)主要作擴散運動，又稱為 擴散晶體管。 緩變基區(qū)晶體管：基區(qū)摻雜近似為指數(shù)分布，少子在基區(qū)主要作漂移運動，又稱為 漂移晶體管。PN+N0 xjcxjeNE(x)NB(x)NCx0 xjcxje 加在各 PN 結上的電壓為PNP 管，NPN 管， 根據(jù)兩個結上電壓的正負，晶體

3、管有 4 種工作狀態(tài)，E 結 工作狀態(tài)放大狀態(tài)，用于模擬電路飽和狀態(tài)，用于數(shù)字電路截止狀態(tài)，用于數(shù)字電路倒向放大狀態(tài)C 結 5.1.2 偏壓與工作狀態(tài) 均勻基區(qū)晶體管在 4 種工作狀態(tài)下的少子分布圖放大狀態(tài)：飽和狀態(tài)：截止狀態(tài)：倒向放大狀態(tài)： 5.1.3 少子濃度分布與能帶圖 均勻基區(qū) NPN 晶體管在平衡狀態(tài)下的能帶圖ECEFEVNNP 均勻基區(qū) NPN 晶體管在 4 種工作狀態(tài)下的能帶圖放大狀態(tài)：飽和狀態(tài)：截止狀態(tài)：倒向放大狀態(tài)： 5.1.4 晶體管的放大作用 晶體管放大電路有兩種基本類型：共基極接法 與 共發(fā)射極接法 。BECBPNPNENBNCIEIBICECBNPIEIBPENENB

4、NCIC 為了理解晶體管中的電流變化情況，先復習一下 PN 結中的正向電流。VP區(qū)N區(qū)0 以 PNP 管為例。忽略勢壘區(qū)產(chǎn)生復合電流， 處于放大狀態(tài)的晶體管內(nèi)部的各電流成分如下圖所示， 從 IE 到 IC ，發(fā)生了兩部分虧損：InE 與 Inr 。 要減小 InE ，就應使 NE NB ； 要減小 Inr ，就應使 WB LB 。 定義：發(fā)射結正偏，集電結零偏時的 IC 與 IE 之比，稱為共基極直流短路電流放大系數(shù)，記為 ，即： 定義：發(fā)射結正偏，集電結反偏時的 IC 與 IE 之比，稱為共基極靜態(tài)電流放大系數(shù)，記為 hFB ，即： 定義：發(fā)射結正偏，集電結零偏時的 IC 與 IB 之比，稱為共發(fā)射極直流短路電流放大系數(shù)，記為 ，即： 定義：發(fā)射結正偏，集電結反偏時的 IC 與 IB 之比，稱為共發(fā)射極靜態(tài)電流放大系數(shù)，記為 hFE ，即： 與 hFB以及 與 hFE 在數(shù)值上幾乎沒有什么區(qū)別，但是若采用 與 的定義，則無論對 與 本身的推導還是對晶體管直流電流電壓方程的推導，都要更方便一些，所以本書只討論 與 。 根據(jù)晶體管端電流之間的關系：IB = IE - I C ，及 與 的定義，可得 與 之間的關系為 對于一般的晶體管， = 0.950 0.995 ， = 20 200