晶体管和场效应管

ICIB(1)ICBO IBICEO IE(1)IB(1)ICBO (1)IBICEO
IBIEIC
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 I E (1 )I B
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
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：
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
方面看，由于基调效应很微弱， uCE在很大范围 内变化时IC基本不变。因此，当IB一定时，集电 极电流具有恒流特性。
4
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
IB IB ICBO
§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
ICN IC ICBO
IE
IE
显然， <1，一般约为0.97~0.99。
不难求得
IC IE ICBOIE 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
ICN
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
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
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 IENIEPIBNICNIEP
(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 IB
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
ICN IE
IB IE ICN IE IE 1
ICN ICN IBN IE IBNICN IBNIBN 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 IBNIEPICBO IC ICNICBO
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。
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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
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
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：