三极管的结构及工作原理 PPT

RC IC + /mA
UCC
IB IB1 IB2
IB3
0
IB=0 UCE / V
根据电压、电流的记录值可绘 出曲另线一，条此I曲C随线U较CE前变面化的的稍伏低安些特。性
对应如相此应不I断C、重U复CE上数述值过的程一，组我输们出即特可性得曲到线不。同基极电流IB
IC /mA
4
IB=100 A
3
80 A
IC(43.2)10 3 80
IB (504)010 6
显然，双极型三极管具有电流放大能力。式中的β值称为 三极管的电流放大倍数。不同型号、不同类型和用途的三 极管，β值的差异较大，大多数三极管的β值通常在几十 至几百的范围。
由此可得：微小的基极电流IB可以控制较大的集电极电流 IC，故双极型三极管属于电流控制器件。
由于基区很薄，且多数载流子浓度又很低，所以从发射极扩散过
来的电子只有很少一部分和基区的空穴相复合形成基极电流IB，剩
下的绝大部分电子则都扩散到了集电结边缘。
3. 集电区收集电子的过程
集电结由于反偏，可将从发射区扩散到基区并到达集电区边缘
的电子拉入集电区，从而形成较大的集电极电流IC。
结论 只要符合三极管发射区高掺杂、基区掺杂浓度很低，集
晶体管实现电流放大作用的外部条件
(1)发射结必须“正向偏置”，以利于发射区电子的扩散，扩
散
电流即发射极电流ie，扩散电子的少数与基区空穴复合，形
(2成)集基电极结电必流须ib，“多反数向继偏续置向”集，电以结利边于缘收扩集散扩。散到集电结边缘
的
多数扩散电子，收集到集电区的电子形成集电极整电个流过ic程。中，
大，观察毫安表中IC的变
化并记录下来。
0
UCE / V
再调节IB1至 另一稍小的 固定值上保 持不变。
A IB
RB UBE
+
UBB
IC mA UCE
IE
仍然调节UCC使UCE从0增 大，继续观察毫安表中IC 的变化并记录下来。
输出曲线开始部分很 陡，说明IC随UCE的增 加而急剧增大。
当UCE增至一定数值时(一般小于1V) ，输出特性曲线变得平坦，表明IC基 本上不再随UCE而变化。
0时
令UBB从0
开始增加
RC
IB
UCE =0V
+
令UCC 为0
IB /A
RB UBE
+
UBB
IE=IB
UCC
0
UCE=0时的输 入特性曲线
UBE /V
令UBB重 新从0开 始增加
IB
RB UBE
+
UBB
让让UUCCEE==10V.5V
IB /A
IC
RC
UUCCEE==01.5VV +
UCC
继续增
增大大UUCCCC 0
基区P
集电区N
晶体管芯结构剖面图
会，基区做得很薄，一般为几个 微米，且掺杂浓度极低。
(3)集电区体积较大，且为了顺利 收集边缘载流子，掺杂浓度界于 发射极和基极之间。
可见，双极型三极管并非是两个PN 结的简单组合，而是 利用一定的掺杂工艺制作而成。因此，绝不能用两个二极管 来代替，使用时也决不允许把发射极和集电极接反。
电区的掺杂浓度介于发射区和基区之间，且基区做得很 薄的内部条件，再加上晶体管的发射结正偏、集电结反 偏的外部条件，三极管就具有了放大电流的能力。
三极管的集电极电流IC稍小于IE，但远大于IB，IC与IB的 比值在一定范围内基本保持不变。特别是基极电流有微小 的变化时，集电极电流将发生较大的变化。例如，IB由40 μA增加到50μA时，IC将从3.2mA增大到4mA，即：
发射区 基区 集电区
PN P
发射极e N P N
集电极c
PNP型
发射结
基极b
NPN型
集电结
根据制造工艺和材料的不同，三极管分有双极型和单极型
两种类型。若三极管内部的自由电子载流子和空穴载流子同 时参与导电，就是所谓的双极型。如果只有一种载流子参与 导电，即为单极型。
大功率低频三极管 中功率低频三极管 c
U特U特C性EC性=E曲0=曲.15线VV线的的 UCE>1V的 特性曲线
UBE /V
继续增大UCC使UCE=1V以上的多个值，结果发现：之后 的所有输入特性几乎都与UCE=1V的特性相同，曲线基本不 再变化。
实用中三极管的UCE值一般都超过1V，所以其输入特性通 常采用UCE=1V时的曲线。从特性曲线可看出，双极型三极 管的输入特性与二极管的正向特性非常相似。
小功率高频三极管 c
b
NPN型三极管图符号
b
PNP型三极管图符号
注意：e 图中箭头方向为发射极电流的e方向。
2.1.2 双极型三极管的电流分配关系及放大作用
bec
基发集 极射电
极极
晶体管实现电流 放大作用的内部结构条件
(1)发射区掺杂浓度很高，以便有
足够的载流子供“发射”。
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发射区N
(2)为减少载流子在基区的复合机
(2) 输出特性曲线 当IB不变时，输出回路中的电流IC与管子输出端电压UCE
之间的关系曲线称为输出特性。
先把IB调到 某一固定值 保持不变。
IC mA
A IB
UCE
RB UBE
+
UBB
IE
伏根安据特记性录曲可线给，出此曲IC随线U就CE是变晶化体的 管的输出特性曲线。
RC
IC
+
/mA
IB
UCC
然后调节UCC使UCE从0增
三极管的结构及工作原理
2.1 双极型半导体三极管
三极管是组成各种电子电路的核心器件。通过一定的制造工艺，将两
个PN结结合在一起，是三极管具有放大作用。三极管的产生使PN结的 应用发生了质的飞跃。
2.1.1 双极型三极管的基本结构类型和符号
双极型晶体管分有NPN型和PNP型，虽然它们外形各异，品种繁多，但 它们的共同特征相同：都有三个分区、两个PN结和三个向外引出的电极：
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
2.1.3 双极型三极管的特性曲线
所谓伏安特性曲线是指各极电压与电流之间的关系曲线， 是三极管内部载流子运动的外部表现。从工程应用角度来看 ，外部特性更为重要。
(1) 输入特性曲线
以常用的共射极放大电路为例说明
（ UCE为常数时，IB和UBE之间的关系UC）E为
IE
－
RB
UBB
NP N
＋－
IB
＋ IC
发射区向基区发 射的电子数等于
基区复合掉的电 RC 子与集电区收集
的电子数之和，
UCC 即： IE=IB+IC
1. 发射区向基区扩散电子的过程
由于发射结处正偏，发射区的多数载流子自由电子将不断扩散
到基区，并不断从电源补充进电子，形成发射极电流IE。
2. 电子在基区的扩散和复合过程