課件-模擬電子技術(shù)-半導(dǎo)體三極管

2022/10/27

1.3半導(dǎo)體三極管

半導(dǎo)體三極管，也叫晶體三極管。由于工作時(shí)，多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都參與運(yùn)行，因此，還被稱為雙極型晶體管（BipolarJunctionTransistor,簡(jiǎn)稱BJT）。

BJT是由兩個(gè)PN結(jié)組成的。一.BJT的結(jié)構(gòu)NPN型PNP型符號(hào):

三極管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):（1）發(fā)射區(qū)的摻雜濃度＞＞集電區(qū)摻雜濃度。（2）基區(qū)要制造得很薄且濃度很低。--NNP發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié)集電結(jié)ecb發(fā)射極集電極基極--PPN發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射結(jié)集電結(jié)ecb發(fā)射極集電極基極2022/10/27二．BJT的內(nèi)部工作原理（NPN管）

三極管在工作時(shí)要加上適當(dāng)?shù)闹绷髌秒妷?。若在放大工作狀態(tài)：發(fā)射結(jié)正偏+UCE

－＋UBE－＋UCB－集電結(jié)反偏由VBB保證由VCC、

VBB保證UCB=UCE-UBE>0共發(fā)射極接法c區(qū)b區(qū)e區(qū)

（1）因?yàn)榘l(fā)射結(jié)正偏，所以發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子，形成了擴(kuò)散電流IEN

。同時(shí)從基區(qū)向發(fā)射區(qū)也有空穴的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，形成的電流為IEP。但其數(shù)量小，可忽略。所以發(fā)射極電流IE≈

IEN。

（2）發(fā)射區(qū)的電子注入基區(qū)后，變成了少數(shù)載流子。少部分與遇到的空穴復(fù)合，大部分到達(dá)集電結(jié)。電源vBB作用形成IB。1．BJT內(nèi)部的載流子傳輸過(guò)程（3）因?yàn)榧娊Y(jié)反偏，收集擴(kuò)散到集電區(qū)邊緣的電子，形成電流ICN

。

另外，集電區(qū)的少子形成漂移電流ICBO。2022/10/272．電流分配關(guān)系3晶體管的共射電流放大系數(shù)定義：電流ICN與I’B之比為共射直流放大系數(shù)ICEO為穿透電流，是當(dāng)IB=0時(shí)，集電集與發(fā)射集之間形成的電流。ICBO是發(fā)射極開(kāi)路時(shí)，集電結(jié)的反向飽和電流。一般情況下，得：若有輸入電壓△VI的作用，在IB基礎(chǔ)上疊加動(dòng)態(tài)電流△iB

，集電極電流IC上也要疊加△iC

，△iB，△iC之比稱為共射交流電流放大系數(shù)，記為，上式表明，在一定范圍內(nèi)，可以用晶體管在某一直流量下的來(lái)取代在此基礎(chǔ)上的加動(dòng)態(tài)信號(hào)時(shí)的。由于在IE較寬的數(shù)值范圍內(nèi)基本不變，在近似計(jì)算中不對(duì)加以區(qū)分，即認(rèn)為。以發(fā)射極電流為輸入電流，以集電極電流為輸出電流時(shí)，ICN與IE之比為共基直流電流放大系數(shù)將代入上式，得

共基交流電流放大系數(shù)定義為：集電極電流變化量與發(fā)射集電流變化量之比。三.BJT的特性曲線（共發(fā)射極接法）(1)輸入特性曲線

iB=f(uBE)

uCE=const（1）uCE=0V時(shí)，相當(dāng)于兩個(gè)PN結(jié)并聯(lián)。（3）uCE≥1V再增加時(shí)，曲線右移很不明顯。

（2）當(dāng)uCE=1V時(shí)，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開(kāi)始收集電子，所以基區(qū)復(fù)合減少，在同一uBE

電壓下，iB

減小。特性曲線將向右稍微移動(dòng)一些。死區(qū)電壓硅0.5V鍺0.1V導(dǎo)通壓降硅0.7V鍺0.3V(2)輸出特性曲線iC=f(uCE)

iB=const

現(xiàn)以iB=60uA一條加以說(shuō)明。(NPN)

（1）當(dāng)uCE=0

V時(shí)，因集電極無(wú)收集作用，iC=0。（2）uCE↑→Ic

↑

。

（3）當(dāng)uCE

＞1V后，收集電子的能力足夠強(qiáng)。這時(shí)，發(fā)射到基區(qū)的電子都被集電極收集，形成iC。所以u(píng)CE再增加，iC基本保持不變。同理，可作出iB=其他值的曲線。

輸出特性曲線可以分為三個(gè)區(qū)域:飽和區(qū)——iC受uCE顯著控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)uBE>Uon,uCE<uBE,

此時(shí)發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)也正偏。截止區(qū)——iC接近零的區(qū)域，相當(dāng)iB=0的曲線的下方。此時(shí)，發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏。放大區(qū)——

曲線基本平行等距發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏uBE>Uon,uCE>=uBE

該區(qū)中有：飽和區(qū)放大區(qū)截止區(qū)四.BJT的主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)（2）共基電流放大系數(shù)：

iCE△=20uA(mA)B=40uAICu=0(V)=80uAI△BBBIBiIBI=100uACBI=60uAi一般在20~200之間2.31.5（1）共射極電流放大系數(shù)：

2.極間反向電流

（2）集電極發(fā)射極間的穿透電流ICEO

基極開(kāi)路時(shí)，集電極到發(fā)射極間的電流——穿透電流。其大小與溫度有關(guān)。

（1）集電極基極間反向飽和電流ICBO

發(fā)射極開(kāi)路時(shí)，在其集電結(jié)上加反向電壓，得到反向電流。它實(shí)際上就是一個(gè)PN結(jié)的反向電流。其大小與溫度有關(guān)。鍺管：ICBO為微安數(shù)量級(jí)，硅管：ICBO為納安數(shù)量級(jí)。++ICBOecbICEO（3）反向擊穿電壓

BJT有兩個(gè)PN結(jié)，其反向擊穿電壓有以下幾種：

①

U（BR）EBO——集電極開(kāi)路時(shí)，發(fā)射極與基極之間允許的最大反向電壓。其值一般幾伏～十幾伏。②

U（BR）CBO——發(fā)射極開(kāi)路時(shí)，集電極與基極之間允許的最大反向電壓。其值一般為幾十伏～幾百伏。③U（BR）CEO——基極開(kāi)路時(shí)，集電極與發(fā)射極之間允許的最大反向電壓。--(BR)CEOU(BR)CBOU(BR)EBOU

3.極限參數(shù)

Ic增加到一定大的值時(shí)，要下降。當(dāng)值下降到線性放大區(qū)值的70％時(shí)，所對(duì)應(yīng)的集電極電流稱為集電極最大允許電流ICM。（1）集電極最大允許電流ICM（2）集電極最大允許功率損耗PCM

集電極電流通過(guò)集電結(jié)時(shí)所產(chǎn)生的功耗，

PC=ICUCE

<PCM(3)