第4章双极型晶体管工作原理
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b
发发
发发
发 发 b iB
发发
iE
e
iE
e
iC c
e
共发射极
c 共集电极
b
共基极
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。 第4章双极型晶体管工作原理
晶体管共发射极特性曲线
晶体管特性曲线包括输入和输出两组特性曲线。这
两组曲线可以在晶体管特性图示仪的屏幕上直接显示出
来，也可以用图示电路逐点测出。
ICN IC ICBO
IBN IB ICBO
IB IBN ICBO IC ICN ICBO
其含义是：基区每复合一个电子，则有 个电子扩散到集
电区去。 值一般在20~200之间。 确定了 值之后，可得
c IC
ICBO
ICN
N RC
IC IB (1 )ICBO IB ICEO
形成基区复合电流IBN ,为基
IBN
IB
极电流IB的主要部分
R
B
③. 电子被集电区收集
I EP
形成集电区收集电流ICN ,
U BB
e
为集电极电流IC的主要部分。
• 根据电荷第4守章双衡极有型晶I体C管N工+作IB原N理=IEN
IC
ICN
IEN IE
N
RC
ECB
P
15V
N+
U CC
④. 集电结少子漂移
b
可见，在放大状态下，晶体管
三个电极上的电流不是孤立的， RB IB
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 U BB
例关系主要由基区宽度、掺杂浓
IBN
P
15V
N+ UCC
I
EN
e IE
度等因素决定，管子做好后就基
本确定了。
第4章双极型晶体管工作原理
1.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
b
IB RB
IC IE ICBO IE
UBB
IB (1 )IE ICBO (1 )IE
IE IC IB
c IC
ICN
N RC
IBN
P
15V
IEN N+ UCC
e IE
第4章双极型晶体管工作原理
由于 和 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
发发发
c
发发发
b 基极
e 发射区
b
SiO2 绝缘层
b
e
NPN发
c
发射结
N＋
P
b
集电结
集电区
N 型外延 N＋ 衬衬底底
基区
e PNP发
c 第4章双极型晶体管工作原理
晶体管类型
｛ ｛ ｛ 发 发 发 发 发 发
PNP发 ( 3Axx) 发发
NPN发 ( 3Bxx) PNP发 ( 3Cxx) 发发
NPN发 ( 3Dxx)
b IB RB
U BB
这是今后电路分析中常用的关系式。
N RC
e IE
P
15V
N+ UCC
第4章双极型晶体管工作原理
2.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 IC
I EN
IE
IE
显然， <1，一般约为0.97~0.99。 根据上式，不难求得
4.4 双极性晶体管
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。常见的晶体管其外形如图示。
大功率达林顿晶体管
第4章双极型晶体管工作原理
晶体管的结构及电路符号
发发发 发发发
c
e
发发发
NPN++
发 发发发射区
NP
发 发P
PNN
△ IBN
Iຫໍສະໝຸດ Baidu
BN
RB
IE
UBB
e
△IEN
I
IE + △IE
15V
UCC
第4章双极型晶体管工作原理
4.4.2 晶体管伏安特性曲线及参数
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。实际中有共发射极、共集电极和共基极三种基本
接法，如图所示。
iC
c
iB
例如：3DG6 即为硅NPN型高频小功率管。
3AX18即为锗PNP型低频小功率管。
• 为了得到性能优良的晶体管，必须保证管内结构：
①.发射区相对基区要重掺杂；
发发发 e b
②.基区要很窄（2微米以下）；
③.集电结面积要大于发射结面积。衬 衬 衬
N＋
P
第4章双极型晶体管工作原理
发 发 发 N 型衬 外衬 延衬
在联系。由 、 的定义可得
ICN ICN IEN IBN IEN ICN IEN IEN 1
IIC EN NIBNI CN ICNIBN IB NIBN1
第4章双极型晶体管工作原理
三. 晶体管的放大作用
c IC +△IC
I CN △ICN RC △Ｕ＝ＲＣ△IC
_ u i +b
IB+ △ IB
I
EN
管能实现放大功能的关键所 U BB
在。
e IE
第4章双极型晶体管工作原理
二. 电流分配关系
由以上分析可知，晶体管三个电极上的电流与内部载 流子传输形成的电流之间有如下关系：
IE IEN IBN ICN IB IBN ICBO IBN
c IC
I CBO
ICN
N RC
IC ICN ICBO ICN
b IB
IE IC IB (1 )IB ICEO
RB
IB IE IC
UBB
式中
ICEO (1
)I 称为穿透电流
第4章CB双O极型晶体管工作原理
IBN
P
15V
IEN N+ UCC
e IE
由于ICBO极小，在忽略其影响时，晶体管三个电极
上的电流近似有：
c
IC
IC
IB
IC IB I E (1 )I B
一、 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
RB U BB
iC
iB
mA
＋
u BE V －
＋ RC
mA
－
U ＋
CC
V uCE
－
实测的共射输出特性曲线如图下所示:
第4章双极型晶体管工作原理
共发射极输出特性曲线
N＋ 衬衬底衬
c
SiO2 衬衬衬 衬衬衬
发发
4.4.1 晶体管的工作原理
一.放大状态下晶体管中载流子的传输过程 当晶体管处在发射结正偏、集电结反偏的放大状态下，
管内载流子的运动情况可用下图说明。
①.发射区向基区注入电子
c
IEP << IEN ， 发射极电流IE≈IEN。
②.电子在基区中边扩散边复合 b
集电结反偏，两边少子飘移形成反向饱和电流ICBO。
通过对管内载流子传输 的讨论可以看出，在晶体管 中，窄的基区将发射结和集
c
IC
ICBO
I CN
N RC
电结紧密地联系在一起。从
b
而把正偏下发射结的正向电 流几呼全部地传输到反偏的 集电结回路中去。这是晶体
IB R
B
I BN I EP
P
15V
N+
U CC
发发
发发
发 发 b iB
发发
iE
e
iE
e
iC c
e
共发射极
c 共集电极
b
共基极
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。 第4章双极型晶体管工作原理
晶体管共发射极特性曲线
晶体管特性曲线包括输入和输出两组特性曲线。这
两组曲线可以在晶体管特性图示仪的屏幕上直接显示出
来，也可以用图示电路逐点测出。
ICN IC ICBO
IBN IB ICBO
IB IBN ICBO IC ICN ICBO
其含义是：基区每复合一个电子，则有 个电子扩散到集
电区去。 值一般在20~200之间。 确定了 值之后，可得
c IC
ICBO
ICN
N RC
IC IB (1 )ICBO IB ICEO
形成基区复合电流IBN ,为基
IBN
IB
极电流IB的主要部分
R
B
③. 电子被集电区收集
I EP
形成集电区收集电流ICN ,
U BB
e
为集电极电流IC的主要部分。
• 根据电荷第4守章双衡极有型晶I体C管N工+作IB原N理=IEN
IC
ICN
IEN IE
N
RC
ECB
P
15V
N+
U CC
④. 集电结少子漂移
b
可见，在放大状态下，晶体管
三个电极上的电流不是孤立的， RB IB
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 U BB
例关系主要由基区宽度、掺杂浓
IBN
P
15V
N+ UCC
I
EN
e IE
度等因素决定，管子做好后就基
本确定了。
第4章双极型晶体管工作原理
1.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
b
IB RB
IC IE ICBO IE
UBB
IB (1 )IE ICBO (1 )IE
IE IC IB
c IC
ICN
N RC
IBN
P
15V
IEN N+ UCC
e IE
第4章双极型晶体管工作原理
由于 和 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
发发发
c
发发发
b 基极
e 发射区
b
SiO2 绝缘层
b
e
NPN发
c
发射结
N＋
P
b
集电结
集电区
N 型外延 N＋ 衬衬底底
基区
e PNP发
c 第4章双极型晶体管工作原理
晶体管类型
｛ ｛ ｛ 发 发 发 发 发 发
PNP发 ( 3Axx) 发发
NPN发 ( 3Bxx) PNP发 ( 3Cxx) 发发
NPN发 ( 3Dxx)
b IB RB
U BB
这是今后电路分析中常用的关系式。
N RC
e IE
P
15V
N+ UCC
第4章双极型晶体管工作原理
2.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 IC
I EN
IE
IE
显然， <1，一般约为0.97~0.99。 根据上式，不难求得
4.4 双极性晶体管
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。常见的晶体管其外形如图示。
大功率达林顿晶体管
第4章双极型晶体管工作原理
晶体管的结构及电路符号
发发发 发发发
c
e
发发发
NPN++
发 发发发射区
NP
发 发P
PNN
△ IBN
Iຫໍສະໝຸດ Baidu
BN
RB
IE
UBB
e
△IEN
I
IE + △IE
15V
UCC
第4章双极型晶体管工作原理
4.4.2 晶体管伏安特性曲线及参数
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。实际中有共发射极、共集电极和共基极三种基本
接法，如图所示。
iC
c
iB
例如：3DG6 即为硅NPN型高频小功率管。
3AX18即为锗PNP型低频小功率管。
• 为了得到性能优良的晶体管，必须保证管内结构：
①.发射区相对基区要重掺杂；
发发发 e b
②.基区要很窄（2微米以下）；
③.集电结面积要大于发射结面积。衬 衬 衬
N＋
P
第4章双极型晶体管工作原理
发 发 发 N 型衬 外衬 延衬
在联系。由 、 的定义可得
ICN ICN IEN IBN IEN ICN IEN IEN 1
IIC EN NIBNI CN ICNIBN IB NIBN1
第4章双极型晶体管工作原理
三. 晶体管的放大作用
c IC +△IC
I CN △ICN RC △Ｕ＝ＲＣ△IC
_ u i +b
IB+ △ IB
I
EN
管能实现放大功能的关键所 U BB
在。
e IE
第4章双极型晶体管工作原理
二. 电流分配关系
由以上分析可知，晶体管三个电极上的电流与内部载 流子传输形成的电流之间有如下关系：
IE IEN IBN ICN IB IBN ICBO IBN
c IC
I CBO
ICN
N RC
IC ICN ICBO ICN
b IB
IE IC IB (1 )IB ICEO
RB
IB IE IC
UBB
式中
ICEO (1
)I 称为穿透电流
第4章CB双O极型晶体管工作原理
IBN
P
15V
IEN N+ UCC
e IE
由于ICBO极小，在忽略其影响时，晶体管三个电极
上的电流近似有：
c
IC
IC
IB
IC IB I E (1 )I B
一、 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
RB U BB
iC
iB
mA
＋
u BE V －
＋ RC
mA
－
U ＋
CC
V uCE
－
实测的共射输出特性曲线如图下所示:
第4章双极型晶体管工作原理
共发射极输出特性曲线
N＋ 衬衬底衬
c
SiO2 衬衬衬 衬衬衬
发发
4.4.1 晶体管的工作原理
一.放大状态下晶体管中载流子的传输过程 当晶体管处在发射结正偏、集电结反偏的放大状态下，
管内载流子的运动情况可用下图说明。
①.发射区向基区注入电子
c
IEP << IEN ， 发射极电流IE≈IEN。
②.电子在基区中边扩散边复合 b
集电结反偏，两边少子飘移形成反向饱和电流ICBO。
通过对管内载流子传输 的讨论可以看出，在晶体管 中，窄的基区将发射结和集
c
IC
ICBO
I CN
N RC
电结紧密地联系在一起。从
b
而把正偏下发射结的正向电 流几呼全部地传输到反偏的 集电结回路中去。这是晶体
IB R
B
I BN I EP
P
15V
N+
U CC