第三章 双极晶体管
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IEICIB0
第三章 双极晶体管
IE ICICBO
共基极直流电流放大系数：
ICn IE
共发射极直流电流放大系数 ：
（3-101） （3-102）
IC
IC
IB IEIC 1
第三章 双极晶体管
（3-103）
• 在共基极运用时：
Ic IE
（3-110）
G V out ICR L V V iபைடு நூலகம் IEre
电流不变； (6)小注入状态。
第三章 双极晶体管
第三章 双极晶体管
• 首先求出晶体管管内载流子浓度分布：
pE(x1)pn
eqV E kT
E
（3-113）
qE V
P E ( x 1 )P E ( x 1 ) P nE P n(E ekT 1 )（3-114）
nB(0)npBeqVEkT
（3-115）
第三章 双极晶体管
4．晶体管直流电流—电压方程 均匀基区晶体管的直流电流—电压方程，假设： (1)发射结和集电结是理想的突变结，发射区、基
区和集电区的杂质为均匀分布； (2)晶体管是一维的，发射结与集电结面积相等； (3)外加电压全部降落在PN结势垒区内； (4)发射区与集电区的长度比少子扩散长度大得多； (5)不考虑势垒区内的复合、产生，通过势垒区的
第三章 双极晶体管
高频小功率晶体管，指特征频率大于 3MHz，功率小于1W的晶体管，主要用于高频振 荡电路、放大电路中。
低频大功率晶体管，指特征频率3MHz以 下，功率大于1W的晶体管，这类晶体管品种较 多，应用范围广，如低频功率放大电路中功放 管，各种大电流输出稳压电源中作为调整管，低 速开关电路中作开关管。
第三章 双极晶体管
为了分析晶体管的电流放大系数与晶体管结构因素和 工艺因素之间的关系,并反映电流传输过程中的各种损失, 共基极直流电流放大系数分解为：
对NPN管：
• • • M IEn Icn Ic ' IC IE IEn Icn Ic '
（3-104）
晶体管发射效率 ：
IEn IEn 1
第三章 双极晶体管
2. 晶体管的放大机理 （1）晶体管的直流电流放大系数
第三章 双极晶体管
第三章 双极晶体管
第三章 双极晶体管
第三章 双极晶体管
第三章 双极晶体管
工作在放大状态的NPN管终端电流
IEIEnIEpIER
IC IcnICBO IB IE pIE R (IE nIc)n IC0B
第三章 双极晶体管
共发射极输入特性：与正向PN结伏安
特性相似，随集电结电压增加而基极电流
减少 ；这是因为集电结电压增加使基区宽
度减小，基区复合电流减少，故基极电流
减少。
共发射极输出特性：当基极电流为0时，
流过晶体管的电流为
；ICE随O 着 的增I B 加，
以 I的C 规律上IB 升。随 增加 略V CE上升，I C
共基极输出特性：IE 0 时，集电极电 流为反向饱和电流；I C 按 I E 的规律随 I E 增加，若 I E 一定， I C 基本不随 VCB 变 化，VCB下将到0以后 I C 才逐步下降到0， 这是因为只有当集电结处于正偏状态后， 才能阻止发射区注入基区的电子流向集电 区。此时，晶体管第进三章入双极晶饱体管和区。
（2）晶体管的放大作用 在共发射极运用时：
Ic IB
第三章 双极晶体管
（3-109）
3.晶体管的输入,输出特性
第三章 双极晶体管
共基极输入特性：I E 随 VBE 而指数上
升，与正向PN结特性一致。随着 V C B 增
加，I E 上升得更快，这是因为基区宽度W
随 V C B 增加而减少，从而 I E 增大。
这是因为 减少而W使B 增大的结 果。当
减少到一V C定E 值（硅管为0.7V）而使集电结
正偏， 迅速下降I，C 进入饱和区。
第三章 双极晶体管
•晶体管输出特性分 为三个区域：Ⅰ为线 性工作区，Ⅱ为饱和 区，Ⅲ为截止区．I 区工作的晶体管，发 射结处于正偏，集电 结处于反偏，Ⅱ区工 作的晶体管，发射结 和集电结均处于正偏； Ⅲ区工作的晶体管发 射结和集电结都为反 偏。
IE IEnIEp 1IEpIEn 基区输运系数 ：
（3-105）
Icn IEnIvb1Ivb
IEn
I I En第三章 双极晶体管En
（3-106）
集电区倍增因子 ：
IcnIc 'p1Ic 'p1cppc1cp
Icn
Icn
cnnc
cp
（3-107）
雪崩倍增因子M：
M
IC
I
' c
（3-108）
R L
re （3-111）
G ICVout IC 2RL
p IEVin
IE 2re
2RL （3-112）
re
晶体管要具备放大能力,必须满足以下条件：
发射区杂质浓度比基区杂质浓度高得多,以保证发射效
率接近1。
基区宽度小于少子扩散长度,保证基区输运系数接近1。
发射结必须正偏,使re小;集电结反偏,使 rc大。
高频大功率晶体管，指特征频率大于3MHz ， 功率大于1W的晶体管，用于无线通 讯设备的功率驱动，放大和用于低频功率放大、 开关和稳压电路中。 第三章 双极晶体管
其两个PN结分别称为发射结和集电结， 两个结将晶体管分为发射区,基区和集电区,由 三个区引出的电极分别称为发射极,基极和集 电极。
第三章 双极晶体管
一.晶体管的直流 特性 1. 晶体管的基本 结构和杂质分布按 制作工艺和管芯结 构形式晶体管可分 为合金管,合金扩 散管,台面管,双扩 散管和平面管等
第三章 双极晶体管
第三章 双极晶体管
第三章 双极晶体管
第三章 双极晶体管
晶体管的基区杂质分布有两种形式。一种是均匀基 区晶体管,载流子在基区内的传输主要靠扩散进行， 又称为扩散型晶体管；一种基区杂质分布是缓变的， 这类晶体管的基区存在自建电场,载流子在基区内除 了扩散运动外,还存在漂移运动，而且常以漂移运动 为主，又称漂移晶体管。
第三章 双极晶体管
晶体管(半导体三极管)是由两个PN结构成 的三端器件，由于两个PN结靠得很近，它具有放 大电信号的能力，因此在电子电路中获得了更广 泛的应用。
晶体管按使用要求的不同一般分为高頻管和 低頻管,小功率管和大功率管,高反压管和开关管 等。
低频小功率晶体管，指特征频率3MHz以 下，功率小于1W的晶体管，主要用于各种电子 设备中的低放、功放管。
第三章 双极晶体管
IE ICICBO
共基极直流电流放大系数：
ICn IE
共发射极直流电流放大系数 ：
（3-101） （3-102）
IC
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IB IEIC 1
第三章 双极晶体管
（3-103）
• 在共基极运用时：
Ic IE
（3-110）
G V out ICR L V V iபைடு நூலகம் IEre
电流不变； (6)小注入状态。
第三章 双极晶体管
第三章 双极晶体管
• 首先求出晶体管管内载流子浓度分布：
pE(x1)pn
eqV E kT
E
（3-113）
qE V
P E ( x 1 )P E ( x 1 ) P nE P n(E ekT 1 )（3-114）
nB(0)npBeqVEkT
（3-115）
第三章 双极晶体管
4．晶体管直流电流—电压方程 均匀基区晶体管的直流电流—电压方程，假设： (1)发射结和集电结是理想的突变结，发射区、基
区和集电区的杂质为均匀分布； (2)晶体管是一维的，发射结与集电结面积相等； (3)外加电压全部降落在PN结势垒区内； (4)发射区与集电区的长度比少子扩散长度大得多； (5)不考虑势垒区内的复合、产生，通过势垒区的
第三章 双极晶体管
高频小功率晶体管，指特征频率大于 3MHz，功率小于1W的晶体管，主要用于高频振 荡电路、放大电路中。
低频大功率晶体管，指特征频率3MHz以 下，功率大于1W的晶体管，这类晶体管品种较 多，应用范围广，如低频功率放大电路中功放 管，各种大电流输出稳压电源中作为调整管，低 速开关电路中作开关管。
第三章 双极晶体管
为了分析晶体管的电流放大系数与晶体管结构因素和 工艺因素之间的关系,并反映电流传输过程中的各种损失, 共基极直流电流放大系数分解为：
对NPN管：
• • • M IEn Icn Ic ' IC IE IEn Icn Ic '
（3-104）
晶体管发射效率 ：
IEn IEn 1
第三章 双极晶体管
2. 晶体管的放大机理 （1）晶体管的直流电流放大系数
第三章 双极晶体管
第三章 双极晶体管
第三章 双极晶体管
第三章 双极晶体管
第三章 双极晶体管
工作在放大状态的NPN管终端电流
IEIEnIEpIER
IC IcnICBO IB IE pIE R (IE nIc)n IC0B
第三章 双极晶体管
共发射极输入特性：与正向PN结伏安
特性相似，随集电结电压增加而基极电流
减少 ；这是因为集电结电压增加使基区宽
度减小，基区复合电流减少，故基极电流
减少。
共发射极输出特性：当基极电流为0时，
流过晶体管的电流为
；ICE随O 着 的增I B 加，
以 I的C 规律上IB 升。随 增加 略V CE上升，I C
共基极输出特性：IE 0 时，集电极电 流为反向饱和电流；I C 按 I E 的规律随 I E 增加，若 I E 一定， I C 基本不随 VCB 变 化，VCB下将到0以后 I C 才逐步下降到0， 这是因为只有当集电结处于正偏状态后， 才能阻止发射区注入基区的电子流向集电 区。此时，晶体管第进三章入双极晶饱体管和区。
（2）晶体管的放大作用 在共发射极运用时：
Ic IB
第三章 双极晶体管
（3-109）
3.晶体管的输入,输出特性
第三章 双极晶体管
共基极输入特性：I E 随 VBE 而指数上
升，与正向PN结特性一致。随着 V C B 增
加，I E 上升得更快，这是因为基区宽度W
随 V C B 增加而减少，从而 I E 增大。
这是因为 减少而W使B 增大的结 果。当
减少到一V C定E 值（硅管为0.7V）而使集电结
正偏， 迅速下降I，C 进入饱和区。
第三章 双极晶体管
•晶体管输出特性分 为三个区域：Ⅰ为线 性工作区，Ⅱ为饱和 区，Ⅲ为截止区．I 区工作的晶体管，发 射结处于正偏，集电 结处于反偏，Ⅱ区工 作的晶体管，发射结 和集电结均处于正偏； Ⅲ区工作的晶体管发 射结和集电结都为反 偏。
IE IEnIEp 1IEpIEn 基区输运系数 ：
（3-105）
Icn IEnIvb1Ivb
IEn
I I En第三章 双极晶体管En
（3-106）
集电区倍增因子 ：
IcnIc 'p1Ic 'p1cppc1cp
Icn
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（3-107）
雪崩倍增因子M：
M
IC
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（3-108）
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p IEVin
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2RL （3-112）
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晶体管要具备放大能力,必须满足以下条件：
发射区杂质浓度比基区杂质浓度高得多,以保证发射效
率接近1。
基区宽度小于少子扩散长度,保证基区输运系数接近1。
发射结必须正偏,使re小;集电结反偏,使 rc大。
高频大功率晶体管，指特征频率大于3MHz ， 功率大于1W的晶体管，用于无线通 讯设备的功率驱动，放大和用于低频功率放大、 开关和稳压电路中。 第三章 双极晶体管
其两个PN结分别称为发射结和集电结， 两个结将晶体管分为发射区,基区和集电区,由 三个区引出的电极分别称为发射极,基极和集 电极。
第三章 双极晶体管
一.晶体管的直流 特性 1. 晶体管的基本 结构和杂质分布按 制作工艺和管芯结 构形式晶体管可分 为合金管,合金扩 散管,台面管,双扩 散管和平面管等
第三章 双极晶体管
第三章 双极晶体管
第三章 双极晶体管
第三章 双极晶体管
晶体管的基区杂质分布有两种形式。一种是均匀基 区晶体管,载流子在基区内的传输主要靠扩散进行， 又称为扩散型晶体管；一种基区杂质分布是缓变的， 这类晶体管的基区存在自建电场,载流子在基区内除 了扩散运动外,还存在漂移运动，而且常以漂移运动 为主，又称漂移晶体管。
第三章 双极晶体管
晶体管(半导体三极管)是由两个PN结构成 的三端器件，由于两个PN结靠得很近，它具有放 大电信号的能力，因此在电子电路中获得了更广 泛的应用。
晶体管按使用要求的不同一般分为高頻管和 低頻管,小功率管和大功率管,高反压管和开关管 等。
低频小功率晶体管，指特征频率3MHz以 下，功率小于1W的晶体管，主要用于各种电子 设备中的低放、功放管。