晶体管和场效应管工作原理详解精品PPT课件
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中电子与空穴复合的机会减少，即iB要减小。而 要保持iB不变，所以iC将略有增大。这种现象称 为基区宽度调制效应，或简称基调效应。从另一
(1)基极电流iB对集电极电流iC有很强的控制作用， 即iB有很小的变化量ΔIB时， iC就会有很大的变 化量ΔIC。为此，用共发射极交流电流放大系数β 来表示这种控制能力。β定义为
IC I B
ຫໍສະໝຸດ Baidu
uCE 常数
反映在特性曲线上，为两条不同IB曲线的间隔。
(2) uCE变化对IC的影响很小。在特性曲线上表现 为，iB一定而uCE增大时，曲线略有上翘(iC略有 增大)。这是因为uCE增大，c结反向电压增大， 使c结展宽，所以有效基区宽度变窄，这样基区
I B I BN I EP ICBO IC ICN ICBO
在e结正偏、c结反偏的条件下，晶体管三个电极上的电流不 是孤立的，它们能够反映非平衡少子在基区扩散与复合的比 例关系。这一比例关系主要由基区宽度、掺杂浓度等因素决 定，管子做好后就基本确定了。反之，一旦知道了这个比例 关系，就不难得到晶体管三个电极电流之间的关系，从而为 定量分析晶体管电路提供方便。
P
B
N
B基极 P
E
发射极
C IC B
IB E
IE
NPN型三极管
C IC B
IB E
IE
PNP型三极管
集电区： 面积较大
B
基极
C 集电极
N P N
E
发射极
基区：较薄， 掺杂浓度低
发射区：掺 杂浓度较高
C 集电极
集电结Jc
N
B
P
基极
N
发射结Je
E
发射极
1.3.2 晶体管的电流放大作用
电流放大条件：
而被收集， 形成ICN。
IC=ICN+ICBO ICN C
IB=IBN+IEP-ICBOIBN B
RB
IB
VBB
I ICBO CN N
P
IBN
N
E IE
VCC
图 晶体管内部载流子运动与外部电流
二、晶体管的电流分配关系
外部电流关系： IE= IC +IB 内部： IE IEN IEP IBN ICN IEP
BJT的三种组态
1.3.3 晶体管的共射特性曲线
IB
A
RB
V UBE
IC mA
VCC V UCE
VBB
实验线路
一、共发射极输入特性
共射输入特性曲线是以uCE为参变量时，iB与 uBE间的关系曲线，即
iB f (uBE ) uCE 常数
典型的共发射极输入特性曲线如图所示。
一、共发射极输入特性
UCE=0V
内部条件：发射区掺杂浓度高；基区薄；集电区面积大 。
外部条件：发射结正偏；集电结反偏。
NPN: VC>VB>VE
C
PNP: VC<VB<VE
B
N
P
VCC
N RB
E VBB
一、晶体管内部载流子的运动
基区空穴
向发射区
的扩散可
忽略IEP 。
B
进 少入部P分区与R的基B 电区子的
空穴复合，形成
电流IBNV，BB多数
ICN ICN IE IB IE ICN IE IE 1
ICN ICN IBN IE IBN ICN IBN IBN 1
1.3.3 晶体管的共射特性曲线 晶体管伏安特性曲线是描述晶体管各极电流
与极间电压关系的曲线，它对于了解晶体管的导电 特性非常有用。晶体管有三个电极，通常用其中两 个分别作输入、输出端，第三个作公共端，这样可 以构成输入和输出两个回路。实际中，有图所示的 三种基本接法(组态)，分别称为共发射极、共集电 极和共基极接法。其中，共发射极接法更具代表性， 所以我们主要讨论共发射极伏安特性曲线。
IB IB ICBO
IC IB (1 )ICBO IB ICEO
IE (1 )IB (1 )ICBO (1 )IB ICEO
IB IE IC
式中：
ICEO (1 )ICBO
称为穿透电流。因ICBO很小，在忽略其影响时，则有
IC IB IE (1 )IB
为了反映扩散到集电区的电流ICN与射极注入电流IEN的比
例关系，定义共基极直流电流放大系数 为
ICN IC ICBO
IE
IE
显然， <1，一般约为0.97~0.99。
不难求得
IC IE ICBO IE IB (1 )IE ICBO (1 )IE
IE IC IB
由于 , 都是反映晶体管基区扩散与 复合的比例关系，只是选取的参考量不同，所以 两者之间必有内在联系。由 , 的定义可 得
§1.3 双极型晶体管
双极型晶体管是由三层杂质半导体构成 的器件。它有三个电极，所以又称为半导体 三极管、晶体三极管等，以后我们统称为晶 体管BJT (Bipolar Junction Transistor) 。
1.3.1 晶体管的结构和类型
NPN型 C 集电极
N
B
P
基极
N
E
发射极
PNP型 集电极 C
为了反映扩散到集电区的电流ICN与基区复 合电流IBN之间的比例关系，定义共发射极 直流电流放大系数为
ICN IC ICBO
IB IB ICBO
其含义是：基区每复合一个电子，则 有 电子扩散到集电区去。 值一般在 20~200 之间。
确定了 值之后，可得
ICN IC ICBO
输出特性可以划分为三个区域，对应于三种 工作状态。
二、共发射极输出特性曲线
4 此区域满足 IC=IB称为 3 线性区（放 大区）。 2
IC(mA )
1
3 69
当UCE大于一 定的数值时， IICC1只=00与IB。IAB有关，
80A
60A
40A
20A IB=0 12 UCE(V)
1
e结为正偏，c结为反偏的工作区域为放大区。在 放大区有以下两个特点：
80
UCE =0.5V
IB(A)
UCE 1V
60
死区电 压，硅管
40
0.5V，锗 20
管0.2V。
工作压降： 硅管 UBE0.6~0.7V,锗 管UBE0.2~0.3V。
0.4 0.8 UBE(V)
二、共发射极输出特性曲线
共射输出特性曲线是以iB为参变量时，iC与 uCE间的关系曲线，即
iC f (uCE ) iB 常数
扩散到集电结。
C
N
P
IBE
N
E IE
发射结正偏， 发射区电子不 断向基区扩散， 形成发射极电 流IEN。
VCC
集电结反偏，有少
子形成的反向电流
ICBO。
B
RB VBB
IC=ICE+ICBOICE
C
I ICBO CE N
P
IBE
N
E IE
从基区扩散 来的电子作 为集电结的
少 进子 入， 集V漂 电CC移 结
(1)基极电流iB对集电极电流iC有很强的控制作用， 即iB有很小的变化量ΔIB时， iC就会有很大的变 化量ΔIC。为此，用共发射极交流电流放大系数β 来表示这种控制能力。β定义为
IC I B
ຫໍສະໝຸດ Baidu
uCE 常数
反映在特性曲线上，为两条不同IB曲线的间隔。
(2) uCE变化对IC的影响很小。在特性曲线上表现 为，iB一定而uCE增大时，曲线略有上翘(iC略有 增大)。这是因为uCE增大，c结反向电压增大， 使c结展宽，所以有效基区宽度变窄，这样基区
I B I BN I EP ICBO IC ICN ICBO
在e结正偏、c结反偏的条件下，晶体管三个电极上的电流不 是孤立的，它们能够反映非平衡少子在基区扩散与复合的比 例关系。这一比例关系主要由基区宽度、掺杂浓度等因素决 定，管子做好后就基本确定了。反之，一旦知道了这个比例 关系，就不难得到晶体管三个电极电流之间的关系，从而为 定量分析晶体管电路提供方便。
P
B
N
B基极 P
E
发射极
C IC B
IB E
IE
NPN型三极管
C IC B
IB E
IE
PNP型三极管
集电区： 面积较大
B
基极
C 集电极
N P N
E
发射极
基区：较薄， 掺杂浓度低
发射区：掺 杂浓度较高
C 集电极
集电结Jc
N
B
P
基极
N
发射结Je
E
发射极
1.3.2 晶体管的电流放大作用
电流放大条件：
而被收集， 形成ICN。
IC=ICN+ICBO ICN C
IB=IBN+IEP-ICBOIBN B
RB
IB
VBB
I ICBO CN N
P
IBN
N
E IE
VCC
图 晶体管内部载流子运动与外部电流
二、晶体管的电流分配关系
外部电流关系： IE= IC +IB 内部： IE IEN IEP IBN ICN IEP
BJT的三种组态
1.3.3 晶体管的共射特性曲线
IB
A
RB
V UBE
IC mA
VCC V UCE
VBB
实验线路
一、共发射极输入特性
共射输入特性曲线是以uCE为参变量时，iB与 uBE间的关系曲线，即
iB f (uBE ) uCE 常数
典型的共发射极输入特性曲线如图所示。
一、共发射极输入特性
UCE=0V
内部条件：发射区掺杂浓度高；基区薄；集电区面积大 。
外部条件：发射结正偏；集电结反偏。
NPN: VC>VB>VE
C
PNP: VC<VB<VE
B
N
P
VCC
N RB
E VBB
一、晶体管内部载流子的运动
基区空穴
向发射区
的扩散可
忽略IEP 。
B
进 少入部P分区与R的基B 电区子的
空穴复合，形成
电流IBNV，BB多数
ICN ICN IE IB IE ICN IE IE 1
ICN ICN IBN IE IBN ICN IBN IBN 1
1.3.3 晶体管的共射特性曲线 晶体管伏安特性曲线是描述晶体管各极电流
与极间电压关系的曲线，它对于了解晶体管的导电 特性非常有用。晶体管有三个电极，通常用其中两 个分别作输入、输出端，第三个作公共端，这样可 以构成输入和输出两个回路。实际中，有图所示的 三种基本接法(组态)，分别称为共发射极、共集电 极和共基极接法。其中，共发射极接法更具代表性， 所以我们主要讨论共发射极伏安特性曲线。
IB IB ICBO
IC IB (1 )ICBO IB ICEO
IE (1 )IB (1 )ICBO (1 )IB ICEO
IB IE IC
式中：
ICEO (1 )ICBO
称为穿透电流。因ICBO很小，在忽略其影响时，则有
IC IB IE (1 )IB
为了反映扩散到集电区的电流ICN与射极注入电流IEN的比
例关系，定义共基极直流电流放大系数 为
ICN IC ICBO
IE
IE
显然， <1，一般约为0.97~0.99。
不难求得
IC IE ICBO IE IB (1 )IE ICBO (1 )IE
IE IC IB
由于 , 都是反映晶体管基区扩散与 复合的比例关系，只是选取的参考量不同，所以 两者之间必有内在联系。由 , 的定义可 得
§1.3 双极型晶体管
双极型晶体管是由三层杂质半导体构成 的器件。它有三个电极，所以又称为半导体 三极管、晶体三极管等，以后我们统称为晶 体管BJT (Bipolar Junction Transistor) 。
1.3.1 晶体管的结构和类型
NPN型 C 集电极
N
B
P
基极
N
E
发射极
PNP型 集电极 C
为了反映扩散到集电区的电流ICN与基区复 合电流IBN之间的比例关系，定义共发射极 直流电流放大系数为
ICN IC ICBO
IB IB ICBO
其含义是：基区每复合一个电子，则 有 电子扩散到集电区去。 值一般在 20~200 之间。
确定了 值之后，可得
ICN IC ICBO
输出特性可以划分为三个区域，对应于三种 工作状态。
二、共发射极输出特性曲线
4 此区域满足 IC=IB称为 3 线性区（放 大区）。 2
IC(mA )
1
3 69
当UCE大于一 定的数值时， IICC1只=00与IB。IAB有关，
80A
60A
40A
20A IB=0 12 UCE(V)
1
e结为正偏，c结为反偏的工作区域为放大区。在 放大区有以下两个特点：
80
UCE =0.5V
IB(A)
UCE 1V
60
死区电 压，硅管
40
0.5V，锗 20
管0.2V。
工作压降： 硅管 UBE0.6~0.7V,锗 管UBE0.2~0.3V。
0.4 0.8 UBE(V)
二、共发射极输出特性曲线
共射输出特性曲线是以iB为参变量时，iC与 uCE间的关系曲线，即
iC f (uCE ) iB 常数
扩散到集电结。
C
N
P
IBE
N
E IE
发射结正偏， 发射区电子不 断向基区扩散， 形成发射极电 流IEN。
VCC
集电结反偏，有少
子形成的反向电流
ICBO。
B
RB VBB
IC=ICE+ICBOICE
C
I ICBO CE N
P
IBE
N
E IE
从基区扩散 来的电子作 为集电结的
少 进子 入， 集V漂 电CC移 结