两种极性的双极型三极管及其符号
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中间部分称为基区,与之相连接的电极称为基极,用B或b表示(Base);一侧称为发射区,与之相连接的电极称为发射极,用E或e表示(Emitter);另一侧称为集电区,与之相连电极称为集电极,用C或c表示(Collector)。E-B间的PN结称为发射结(Je);C-B间的PN结称为集电结(Jc)。
图2-1-1 两种极性的双极型三极管及其符号
双极型三极管的符号在图2-1-1的下方给出,发射极的箭头代表发射极电流的实际方向。从外表上看,NPN型三极管的两个N区(或PNP型三极管的两个P 区)是对称的,发射极和集电极可以互换。实际上在制造时,由于发射区的掺杂浓度大,集电区掺杂浓度低,且集电结面积大,基区掺杂浓度低并要制造得很薄,其厚度一般在几个微米至几十个微米,所以发射极和集电极是不能互
2.1.2 双极型半导体三极管的电流分配关系
双极型半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。若在放大工作状态:发射结加正向电压,集电结加反向电压。现以NPN型三极管的放大状态为例,来说明三极管内部的电流关系,见图2-1-2。
由图2-1-2可知对于NPN型三极管,集电极电流和基极电流是流入三极管,发射极电流是流出三极管,流进的电流等于流出的电流。由以上分析可知,发射区掺杂浓度高,基区掺杂浓度低且很薄,是保证三极管能够实现电流放大的关键。若两个PN结对接,相当基区很厚,将没有电流放大作用,基区从厚变薄,两个PN结演变为三极管,这是量变引起质变的又一个实例。动画02-1
在工艺上要求发射区搀杂浓度高,基区掺杂浓度低且要制作得很薄,集电区掺杂浓度低。当发射结加正偏时,从发射区将有大量的电子向基区扩散,形成电子的扩散电流I EN,而从基区向发射区扩散的空穴电流I EP却很小,见图2-1-2,图中箭头为载流子的运动方向。于是有
I E= I EN+I EP 且有I EN>>I EP
图2-1-2 双极型三极管的电流传输关系
因基区掺杂浓度低,所以发射区扩散过来的载流子电子被复合的很少,只形成很小的基极电流I BN。且基区很薄,所以发射区扩散过来的载流子绝大多数很快就运动到集电区的边沿。由于集电结反偏,所以发射区扩散过来的载流子——电子就被反偏的集电结所收集(集电结电场N区为正,P区为负),形成集电极电流I CN。于是有
I CN=I EN- I BN 且有I EN>> I BN,I CN>>I BN
集电极电流由扩散到集电区的电子流和集电结的少数载流子形成的反向饱和电流I CBO组成,于是有
I C=I CN+ I CBO
基极电流为
I B=I EP+ I BN-I CBO
所以,发射极电流又可以写成
I E=I EP+I EN=I EP+I CN+I BN
=(I CN+I CBO)+(I BN+I EP-I CBO)=I C+I B (2-1-1)