双极型晶体管简介和饱和状态说明
双极型晶体管知识讲座
双极型晶体管知识讲座大家好，今天我想给大家讲一下双极型晶体管的知识。
双极型晶体管是一种常见的晶体管器件，也是现代电子技术中非常重要的一部分。
它由两个PN结组成，其中一段是N型材料，另一段是P型材料。
这两个节电之间的区域称为基区。
首先，我们来讨论一下P型材料。
P型材料是由掺入一些三价元素（如硼）形成的，这些元素减少了材料中自由电子的数量，同时增加了正电荷的载流子（空穴）的数量。
在P型材料中，有大量的正电荷载流子，而几乎没有自由电子。
接下来，我们来讨论一下N型材料。
N型材料是由掺入一些五价元素（如磷）形成的，这些元素增加了材料中自由电子的数量，同时减少了正电荷的载流子（空穴）的数量。
在N型材料中，有大量的自由电子，而几乎没有正电荷载流子。
当P型材料和N型材料通过PN结连接在一起时，一个重要的现象就出现了，那就是电子和空穴会互相扩散。
这种现象被称为扩散效应。
当电子和空穴扩散到PN结的对面时，电位差会发生改变，从而形成了一个电场。
这个电场被称为内建电场。
当我们给PN结提供一个外部电压时，就可以改变内建电场的强度。
当外部电压为正时，也就是正向偏置，内建电场会被削弱，电子和空穴可以很容易地通过PN结相互扩散。
这时，PN结的电阻会变得非常小，电流可以流过PN结，晶体管就处于导通状态。
相反地，当外部电压为负时，也就是反向偏置，外部电压会增强内建电场，从而阻止电子和空穴扩散。
这时，PN结的电阻会变得非常大，电流无法流过PN结，晶体管就处于截止状态。
通过控制基区的电压，我们可以控制晶体管的工作状态，从而实现信号的放大和开关控制。
双极型晶体管在现代电子电路中广泛应用，如放大器、开关电路、振荡器等。
总结一下，双极型晶体管是一种由PN结组成的器件。
它通过控制基区的电压来控制晶体管的工作状态。
在正向偏置下，晶体管导通；在负向偏置下，晶体管截止。
双极型晶体管在电子电路中扮演着重要的角色，为我们的现代科技奠定了坚实的基础。
谢谢大家！双极型晶体管（BJT）广泛应用于电子行业中，在多种电子电路中都扮演着关键角色。
双极型晶体管饱和区
双极型晶体管饱和区晶体管是一种常见的电子器件，广泛应用于电子设备中的放大、开关和逻辑电路中。
其中，双极型晶体管（BJT）是十分常见的一种类型。
在BJT的工作状态中，饱和区是其中的一种重要状态。
本文将对双极型晶体管饱和区进行详细介绍。
一、双极型晶体管简介双极型晶体管由三个探针构成，分别是发射极（Emitter）、基极（Base）和集电极（Collector）。
其中，基极是控制电流流动的引脚，发射极和集电极则是承载电流的引脚。
根据不同应用和接线方式，BJT可以分为NPN型和PNP型两种。
二、晶体管工作区域晶体管的工作可以分为三个区域：放大区、饱和区和截止区。
放大区中，基极电流控制着集电极电流的放大。
截止区中，基极电流接近于零，集电极电流也接近于零。
饱和区则是基极电流和集电极电流都较大的工作区域。
三、饱和区工作原理当BJT进入饱和区时，基极电流足够大，使得晶体管中的发射结和集电结均处于正向偏置状态。
此时，发射结和集电结之间的正向偏置电压趋近于零，从而导致晶体管处于饱和状态。
四、特性曲线演示为了更加具体地探索晶体管饱和区的特性，我们可以绘制饱和区的特性曲线。
特性曲线展示了集电极电流（IC）和基极电流（IB）之间的关系。
在饱和区，当基极电流增加时，集电极电流几乎不再随之增加，保持一个相对稳定的数值。
五、应用举例晶体管饱和区的应用领域广泛。
比如，在开关电路中，当BJT工作在饱和区时，可以用来控制电流或能量的开关操作。
此外，由于饱和区具有较低的电压降，因此在电子设备中的功率放大器中也常用饱和区的特性。
六、饱和区的优化设计为了使晶体管能够更加有效地工作在饱和区，设计者通常会采取一些策略来优化电路设计。
如通过合理选择控制电流，控制饱和区的开启电压和饱和时的最大电流限制。
这些设计策略可以使晶体管在饱和区下发挥更好的性能。
七、总结本文简要地介绍了双极型晶体管饱和区的相关知识。
通过了解BJT 饱和区的工作原理和特性，我们可以更好地理解和应用晶体管。
npn双极晶体管 共射极
npn双极晶体管共射极NP NPN双极晶体管是一种常见的三极管类型，属于双极性（Bi-polar）晶体管的一种。
它的结构包括三个区域，分别是P型（正型）、N型（负型）和再次是P型（正型）区域。
在N型区域中间，有一个极细的P型区域用于隔离P型地区。
NPN双极晶体管的工作原理很简单，当正向偏置时，也就是使基极（Base）电压高于发射极（Emitter）电压，电流就可以通过这三个区域。
当发射极电流高于基极电流时，电流即“浪费”在基极上，导致输出电流降低。
这种现象被称为极区（saturation）。
NPN双极晶体管的共射极配置是最常见的电路配置之一。
共射极配置中，输入信号通过基极注入晶体管，而输出信号可在集电极（Collector）上取到。
这种配置在各种放大器、开关、调制等电路中都有广泛应用。
NPN双极晶体管的优点之一是它能提供大功率增益。
由于集电极到发射极有一个正向电压降，在这个过程中，晶体管会将输入电压放大，形成一个大于输入电压的输出电压。
这使得它成为放大电路的理想选择。
此外，NPN双极晶体管的共射极配置还可用于开关电路。
当基极电压高于发射极电压时，晶体管进入导通状态，允许电流流过。
反之，当基极电压低于发射极电压时，晶体管进入截止状态，电流停止流动。
这使得它成为开关电路中常用的元件。
尽管NPN双极晶体管在各种电路中都有着广泛应用，但我们在使用时还需要注意一些问题。
首先，我们需要避免超过其最大额定电流和功率，以免损坏晶体管。
此外，由于温度的变化会影响晶体管的性能，我们需要确保温度不会过高，以避免晶体管过热。
综上所述，NPN双极晶体管的共射极配置是一种常见且有着广泛应用的电路配置。
它不仅能提供大功率增益，还可用于开关电路。
然而，在使用时需要注意保持电流和功率在额定范围内，并避免过热。
只有通过正确的使用和保护，我们才能充分发挥NPN双极晶体管的优势，并为各种电路提供可靠的性能。
双极型晶体管简介和饱和状态说明
饱和模式
通常认为，满足正 向放大的条件是：发 射结正偏，集电结反 偏，即：UCB≥0。而 在实际中，只有PN结 两端的正向电压超过 0.4V时，才能称为有 效的正向偏置。因此， 只有当UCB≤-0.4V， 晶体管才从放大状态 转为饱和状态，如图 所示。
饱和模式
在放大状态，集电结电压的大小和集电结电流的 大小无关。当集电极的电压逐渐降低，即集电结正偏， 集电极电流会逐步减小。 主要原因是集电结正偏，集电区多子（对于NPN 型BJT，为电子）扩散产生扩散电流，这部分电流和 发射区多子（对于NPN型BJT，也为电子）形成的扩 散电流方向相反，当集电结正偏电压超过0.4V后，集 电区多子形成的扩散电流越来越大，造成集电极电流 变小。 U BC 1 iC I E I S ( )e UT
饱和状态下特性曲线和等效电路
饱和晶体管的等效电路
工作在饱和状态的特性曲线
饱和简化电路
饱和晶体管的简化等效电路 （我们采用简化等效电路）
共射直流电流放大系数和基区宽度以及 基区和发射区的相对掺杂比有关，为了得到较 大的值，基区必须薄而且是低掺杂，发射区 要重掺杂。
晶体管结构
E N
P
B
C
N 不同区的宽度和掺杂浓度都不相同，因此BJT的结构 是不对称的。如果发射极和集电极交换的话，性能将 出现很大的变化。
C N P N
B
E
E和C极交换后的BJT如图所示，如果工作在放大状态， 为区分，将此时的和记为R和R， R和R之间的 关系不变，但远小于正向模式下的值。 R的典型范围 为0.01到0.5， R相应的范围为0.01到1。（决定了饱 和的特点）
简介
直到20世纪70年代到80年代，MOSFET才 逐渐成为BJT的有力竞争者。目前， MOSFET毫无疑问是应用最广泛的电子器件， CMOS技术是集成电路设计的首选技术。然而， BJT仍然是一个重要的器件，并在某些应用中 具有一定的优势。如在汽车电子仪器中，利用 了BJT在恶劣环境下的高可靠性。 BJT目前在分立元件电路设计中非常普及。
双极型晶体管的工作模式
双极型晶体管的工作模式好嘞，今天我们来聊聊双极型晶体管，也就是咱们常说的BJT。
说实话，这家伙在电子世界里可是个明星，像是那种总是出现在聚光灯下的摇滚歌手。
你想啊，BJT就像是个小小的开关，能把电流的开关玩得风生水起。
真是个有趣的家伙，像极了生活中的那些多面手，总能在关键时刻派上用场。
BJT的工作模式可以简单分成三种，放大模式、开关模式和饱和模式。
先说说放大模式，哎呀，这就像你在聚会上扯着嗓子唱歌，努力把自己的声音放大，吸引大家的注意。
BJT在这个模式下，它的作用就是把输入信号的电流放大。
就像是你跟朋友说的那些小秘密，越说越精彩，最后变成了一个引人入胜的故事。
输入的微弱信号通过晶体管，哗啦一下子变成了强大的输出信号，真是让人感到惊讶，简直是个魔术师！接着聊聊开关模式。
这个模式就像是你按下电视遥控器的那个瞬间，啪！电视机就开了，生活瞬间变得丰富多彩。
BJT在开关模式下，就像一个守门员，严密把控着电流的进出。
当输入信号大于一定阈值的时候，电流就像一条猛虎，冲了出去；反之，它又像是被锁在笼子里的小猫，乖乖地呆在那儿。
开关模式常常被用在各种电路里，尤其是数字电路，就像是开关灯，简单明了，不复杂。
再来就是饱和模式，这个名字听起来就很厉害，是不是？在这个模式下，BJT的工作状态完全开放，几乎没有什么阻碍，电流可以畅通无阻地流动。
就像是你在放飞自我的那一刻，彻底放下包袱，尽情享受生活。
想象一下，在这模式下，晶体管就像一个尽情舞动的舞者，伴随着电流的节拍，乐在其中。
输出的电压几乎没有变化，简直就像个不怕冷的乐天派，无忧无虑，随心所欲。
BJT也有自己的“情绪”，有时它可能会有点“倦怠”，进入了休眠状态。
在这种状态下，晶体管就像是你周末懒洋洋的样子，懒得动弹，什么都不想做。
无论是外部信号如何，它都不会轻易“醒来”。
这时候，你可能会想，哎呀，这家伙怎么了？其实它只是需要一点时间恢复精力罢了。
就像你在熬了一夜后，第二天早上拼命想赖床一样，偶尔也需要点小懒。
第4-4章-双极型晶体管工作原理
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
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。
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
β
β0
IC
二、极间反向电流
1. ICBO ICBO指发射极开路时，集电极-基极间的反向电 流，称为集电极反向饱和电流。
2. ICEO ICEO指基极开路时，集电极-发射极间的反向电 流，称为集电极穿透电流。
3. IEBO IEBO指集电极开路时，发射极-基极间的反向电流。
ICBO
ICEO
IEBO
三、结电容 结电容包括发射结电容Ce(或Cb′e)和集电结电容Cc(或Cb′c)。
b
SiO2 绝缘层
b
e
NPN管
c
发射结 集电区
N＋
P
N 型外延 N＋ 衬衬底底
集电结 基区
b
e PNP管
c
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，
双极型晶体管工作原理
双极型晶体管工作原理双极型晶体管是一种广泛应用于电子电路中的半导体器件，它具有放大、开关和稳压等功能，是现代电子技术中不可或缺的元器件之一。
那么，双极型晶体管是如何工作的呢？本文将从双极型晶体管的结构、工作原理和特性等方面进行详细介绍。
首先，我们来看一下双极型晶体管的结构。
双极型晶体管由两个PN结组成，其中一个是P型半导体，另一个是N型半导体。
P型半导体中的载流子主要是空穴，而N型半导体中的载流子主要是电子。
当P型半导体和N型半导体通过扩散结合在一起时，形成PN结。
在PN结的两侧分别连接上金属电极，就形成了双极型晶体管的结构。
接下来，我们来介绍双极型晶体管的工作原理。
在正常工作状态下，双极型晶体管可以分为放大区和截止区两种状态。
当双极型晶体管处于放大状态时，通过向基极施加一个正向偏压，使得PN结处于正向偏置状态，此时电流可以从发射极流向集电极，从而实现对信号的放大。
而当双极型晶体管处于截止状态时，基极施加的电压小于开启电压，PN结处于反向偏置状态，此时电流无法从发射极流向集电极，双极型晶体管处于截止状态，不对信号进行放大。
双极型晶体管的工作原理可以用以下几个关键参数来描述，放大倍数、输入电阻、输出电阻和最大耗散功率等。
其中，放大倍数是指双极型晶体管对输入信号进行放大的能力，输入电阻是指双极型晶体管对输入信号的阻抗，输出电阻是指双极型晶体管对输出信号的阻抗，最大耗散功率是指双极型晶体管能够承受的最大功率。
双极型晶体管具有许多优点，如体积小、重量轻、功耗低、寿命长等，因此在电子电路中得到了广泛的应用。
它可以用于放大电路、振荡电路、开关电路、稳压电路等各种电路中，为电子设备的正常工作提供了重要支持。
总的来说，双极型晶体管是一种重要的半导体器件，它通过合理的结构和工作原理，实现了对信号的放大、开关和稳压等功能。
在现代电子技术中，双极型晶体管发挥着重要的作用，为各种电子设备的正常工作提供了有力支持。
希望本文对大家对双极型晶体管的工作原理有所了解，谢谢阅读！。
双极型晶体管介绍
双极型晶体管品体管的极限参数品体管的极限参数双极型晶体管(BipolarTransistor)由两个背匏背型空构成的具有电流放大作用的晶体三极管。
起源于1948年发明的点接触晶体三极管，50年代初发展成结型三极管即现在所称的双极型晶体管。
双极型晶体管有两种基本结构：PNP型和NPN型。
在这3层半导体中，中间一层称基区，外侧两层分别称发射区和集电区。
当基区注入少量电流时，在发射区和集电区之间就会形成较大的电流，这就是晶体管的放大效应。
双极型晶体管是一种电流控制器件，电子和空穴同时参与导电。
同场效应晶体管相比,双极型晶体管开关速度快，但输入阻抗小，功耗大。
双极型晶体管体积小、重量轻、耗电少、寿命长、可竟性高，已广泛用于广播、电视、通信、雷达、计算机、臼控装置、电子仪器、家用电器等领域，起放大、振荡、开关等作用。
晶体管：用不同的掺杂方式在同一个硅片上制造出三个掺杂区域，并形成两个PN结，就构成了晶体管.晶体管分类：NPN型管和PNP型管输入特性曲线：描述了在管乐降UCE一定的情况下，基极电流iB与发射结压降uBE之间的关系称为输入伏安特性，可表示为：硅管的开启电压约为0.7V,铸管的开启电压约为0.3V。
输出特性曲线：描述基极电流旧为一常量时，集电极电流iC与管乐降uCE之间的函数关系。
可表示为：双击型晶体管输出特性可分为三个区♦截止区：发射结和集电结均为反向偏置。
IE@0,IC@0,UCE@EC,管子失去放大能力。
如果把三极管当作一个开关，这个状态相当于断开状态。
♦饱和区：发射结和集电结均为正向偏置。
在饱和区IC不受IB的控制，管子失去放大作用，UCE@0,IC=EC/RC,把三极管当作一个开关，这时开关处于闭合状态。
♦放大区：发射结正偏，集电结反偏。
放大区的特点是：♦IC受IB的控制，与UCE的大小几乎•无关。
因此三极管是一个受电流IB控制的电流源。
♦特性曲线平坦部分之间的间隔大小，反映基极电流IB对集电极电流IC控制能力的大小，问隔越大表示管子电流放大系数b越大。
双极型晶体管工作原理
双极型晶体管工作原理双极型晶体管（BJT）是一种常见的电子器件，其工作原理基于PN结的导电特性。
BJT有三个电极，分别是基极（base）、发射极（emitter）和集电极（collector）。
BJT是一种由两个PN结组成的三层结构，有两种类型：NPN型和PNP型。
NPN型的BJT中，基极是P型半导体，发射极是N型半导体，集电极是P型半导体。
PNP型的BJT中，基极是N型半导体，发射极是P型半导体，集电极是N型半导体。
当正向偏置施加在PN结上时，使得发射结正向偏置而集电结反向偏置。
这导致基区中的载流子浓度增加，使得基区变得导电。
当在基极-发射极之间施加一个小的输入电压时，基区中的浓度变化，导致发射极-基极电流（IE）的变化。
根据BJT的放大特性，这个微小的输入电流变化将导致集电极-发射极电流（IC）的大幅度变化。
因此，BJT可以作为电流放大器使用。
通过控制基极-发射极电流，可以得到更大的集电极-发射极电流。
这使得BJT适用于放大和开关电路。
在放大器中，输入信号通过调节基极-发射极电流来放大输出信号。
在开关电路中，可以在集电极-发射极之间形成开关效应。
需要注意的是，BJT的工作原理受到PN结正向偏置、反向偏置和饱和的影响。
在正常工作区域内，BJT是活跃的，并能放大电信号。
然而，当发射极-基极电流超过一定限制时，BJT会进入饱和区，导致性能下降。
总结起来，双极型晶体管的工作原理是通过控制基极-发射极电流来放大集电极-发射极电流。
这使得BJT成为一种重要的电子元件，在电路中广泛应用于放大和开关的功能。
《双极型晶体管》课件
工艺参数优化
温度控制
在制造过程中，温度是一个重要的工艺参数。适当的温度可以保证 材料的性质和工艺的稳定性。
时间控制
各工艺步骤所需的时间对晶体管的性能也有影响，需要进行精确控 制。
压力与气氛控制
在制造过程中，压力和气氛也是关键的工艺参数。例如，在氧化、蒸 发和腐蚀等步骤中，需要严格控制反应气氛的种类和浓度。
将半导体材料清洗干净并进行 切割，得到可用于制造晶体管
的芯片。
氧化与蒸发
通过氧化和蒸发工艺，在芯片 表面形成一层薄膜，作为晶体 管的介质层。
光刻与腐蚀
通过光刻技术将电路图案转移 到芯片表面，然后进行腐蚀， 形成晶体管的各个电极。
焊接与封装
将各电极通过焊接工艺连接起 来，并将芯片封装在适当的壳 体中，完成双极型晶体管的制
输出特性
总结词
描述了双极型晶体管输出端与集电极电流之间的关系。
详细描述
输出特性曲线反映了集电极电流与输出电压之间的关系，随着集电极电流的增 加，输出电压逐渐减小，表现出负阻特性。
转移特性
总结词
描述了双极型晶体管输入、输出特性的相互影响。
详细描述
转移特性曲线反映了基极电流与集电极电流之间的关系，随着基极电流的增加， 集电极电流也相应增加，表现出良好的线性关系。
工作原理
当在基极上施加电压时，电流从 集电极流向发射极，实现放大或 开关功能。
双极型晶体管的特点
01
02
03Leabharlann 高放大倍数双极型晶体管具有较高的 电流放大倍数，通常在 100-1000倍之间。
低噪声性能
双极型晶体管在低频和高 频应用中表现出良好的噪 声性能。
高速开关
双极型晶体管具有快速开 关速度，适用于高频信号 处理和开关电路。
《双极型晶体管》课件
双极型晶体管的种类
种类
根据结构和工作原理的不同，双极型晶体管可分为NPN型和 PNP型两大类，每种类型又有多种不同的器件结构和用途。
应用领域
双极型晶体管广泛应用于电子设备、通信、计算机、家电等 领域，作为信号放大、开关、稳压、震荡等电路的核心元件 。
02
双极型晶体管的特性
电流-电压特性
基极电流（Ib）
封装与测试
封装形式
双极型晶体管有多种封装形式，如TO-92 、TO-220等，根据应用需求选择合适的 封装形式。
VS
测试方法
对双极型晶体管进行电气性能测试，如电 流放大倍数、集电极电阻等，以确保其性 能符合要求。
05
双极型晶体管的展望
新材料的应用
硅基材料
继续优化硅基双极型晶体管性能，探索更高 频率、更高功率密度和更低噪声的晶体管。
01
导通状态
当基极输入足够大的电流时，晶体 管进入饱和导通状态。
开关速度
晶体管在导通和关断状态之间切换 的速度。
03
02
关断状态
当基极输入负偏置电压或无电流时 ，晶体管处于截止状态。
延迟时间
从基极输入信号到晶体管完全导通 所需的时间。
04
03
双极型晶体管的应用
放大器
总结词
双极型晶体管具有电流放大作用，是放大器中的核心元件。
工作原理
双极型晶体管利用电子和空穴两种载 流子参与导电，通过控制基极电流来 调节集电极和发射极之间的电流，实 现信号放大、开关等作用。
双极型晶体管的结构
结构
双极型晶体管由半导体材料制成，通 常采用NPN或PNP结构，由三个区域 （基区、集电区和发射区）和三个电 极组成。
双极型晶体管bpt
双极型晶体管bpt
【实用版】
目录
1.双极型晶体管的概念与结构
2.双极型晶体管的工作原理
3.双极型晶体管的基本放大电路
4.双极型晶体管的特点与应用
正文
双极型晶体管（Bipolar Transistor）是一种三极管，由两个背靠背的 p-n 结构组成，用于获得电压、电流或信号增益。
它主要有三个区域：发射区、基区和集电区。
双极型晶体管可以分为 npn 型和 pnp 型两种类型。
双极型晶体管的工作原理主要包括放大和开关两个方面。
在放大状态时，通过改变基极电流，可以控制集电极电流，实现信号的放大。
在开关状态时，双极型晶体管可以处于截止或者饱和状态，相当于开关的断开或者闭合。
双极型晶体管的基本放大电路主要包括共发射极放大电路、共基极放大电路和共集极放大电路。
其中，共发射极放大电路是最常见的一种，通过调整电阻可以实现对电压、电流的放大。
双极型晶体管具有一些独特的特点，例如：它具有较大的电流增益，可以承受较高的功率，同时也有较好的温度稳定性。
因此，双极型晶体管广泛应用于低频放大、开关和调制等电路中。
然而，双极型晶体管也存在一些缺点，例如：它的输入电阻较低，输出电阻较高，导致信号在传输过程中会有较大的损失。
此外，双极型晶体管的制造工艺较为复杂，也限制了它的应用范围。
总的来说，双极型晶体管是一种重要的半导体器件，它在电子技术中有着广泛的应用。
[资料]双极型晶体管
![[资料]双极型晶体管](https://img.taocdn.com/s3/m/266a771d78563c1ec5da50e2524de518964bd3b8.png)
双极型晶体管简单的办法就是判断他们的电位变化的情况。
以下以NPN硅管为例，PNP管正好相反。
（1）截止，Ube<0.7V，也就是发射结反偏，Ube<0的时候是可靠截止。
（2）放大，Ube>0.7V，Uce>Ube，Ubc<0，也就是发射结正偏，集电结反偏。
（3）饱和，Ube>0.7V，Uce<Ube，Ubc<0，也就是发射结正偏，集电结也正偏。
这个时候饱和了，Ib怎么变化，Ic也不怎么变化了。
请问一下你能讲一下你怎么判断的吗？npn和pnp什么情况下饱和什么情况截止啊？不是有个什么0.7的压差的吗？晶体管发射结是一个PN结，其输入特性曲线类似二极管的正向伏安特性：当Ube<“死区”电压时，晶体管处于截止状态；当>“死区”电压时, Ib才随Ube的增加而明显增大。
硅管：死区电压为0.5V，发射结导通电压降为0.6-0.7V；锗管：死区电压为0.2V，发射结导通电压降为0.2-0.3V。
晶体管的发射结处于反向偏置，集电结也处于反向偏置。
此时，三极电压的关系是Vc>Ve>Vb,基极电流Ib=0，晶体管无放大作用，集电极电流仅为反向电流，Ic=Iceo，近似为零，犹如一个断开的开关。
Iceo 是晶体管的一个重要参数，称为穿透电流。
随着Ube的增加，管子由截止进入放大区，只有工作在这个区域的晶体管才具有电流放大作用。
此时，晶体管的发射结处于正向偏置，而集电结处于反向偏置，三极电压Vc>Vb>Ve。
在此区域内，⊿Ic=β⊿Ib，Ic只受Ib控制当Ube趋向0.7V时，晶体管的发射结和集电结都处于正向偏置。
此时，三极电压的关系是Vb>Vc>Ve,晶体管进入饱和状态而无放大作用，即基极电流Ib再增大，Ic也不再增大了。
在此区域内，规定：Uce=Ube时的状态，称为临界饱和状态。
当Uce<Ube时，管子处于深度饱和状态，,晶体管的发射结和集电结都处于正向偏置。
双极型晶体管
三、 CMOS 和BICMOS 工艺小信号双极型晶体管
1.模拟 CMOS 工艺，NPN，PNP性能很差 2 功率BICMOS工艺，DMOS，耐压高，速度慢 3 高速BICMOS工艺，速度快，耐压低，多晶硅发射 极，SiGe技术
1. 标准双极型NPN 晶体管
标准双极型NPN 晶体管的关键特征 发射区重掺杂磷，基区杂质精确控制， 集电极包括N型外延层，N+掩埋层，深N+侧阱降低电阻 轻掺杂的漂移区可以提高VCEO， NBL提供低阻通路
集电极必须接VSS VPNP即衬底PNP的发射极是与源漏扩散同时形成的， 基极是阱形成的，P衬底是集电极接最负电位。 其晶体管的作用发生在纵向，所以也叫纵向PNP。因基 区是阱，所以基区电阻较大。
CMOS 工艺 NPN 晶体管
在基本N阱CMOS工艺的基础上再加一道工序，即在 源漏扩散前加一掺杂的P型扩散层BP，就可以制作纵向 NPN管，即VNPN。
5. 寄生NPN 晶体管的饱和状态
寄生的PNP 管QP1 代表不希望出现的注入到衬底的 空穴流。寄生的PNP 管QP2 代表 饱和状态时横向流过隔离区侧壁的空穴流。
6. 双极型晶体管的寄生效应
1） 集电结电容CBC 和集电区-衬底结电容CCS 限制了 晶体管的工作频率。 2） 二极管DBE，DBC，DCS 的雪崩击穿电压限定了晶 体管的工作电压。 3） RE，RB，RC 分别代 表发射区、基区和集电 区扩散形成的集成电阻
模拟BICMOS 中 NPN晶体管
通过环形深N 阱，作为晶体管集电极，增加N掩埋层 Β高，具有更高的平面集电结击穿电压。
二极管
双极型晶体管及其特性
图2–8晶体管伏安特性曲线的折线近似
输入特性近似； (b)输出特性近似
由图2–8可知，当外电路使UBE<UBE(on)(对硅管约为0.7V，锗管约为0.3V)时，IB=0，IC=0，即晶体管截止。此时，相当于b,e极间和c,e极间均开路，相应的直流等效模型如图2–9(a)所示。
NPN管的示意图；(b)电路符号；(c)平面管结构剖面图
01
02
2–1–1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图2--2说明。我们按传输顺序分以下几个过程进行描述。
图2–2晶体管内载流子的运动和各极电流
发射区向基区注入电子
2–1–2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：
(2–1a)
(2–1b)
(2–1c)
3
2
1
4
式(2–1)表明，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。
一、电流放大系数 1共发射极直流电流放大系数 和交流电流放大系数β 和β分别由式(2–2)、(2–10)定义，其数值可以从输出特性曲线上求出。 2 共基极直流电流放大系数 和交流电流放大系数 由式(2–6)定义，而α定义为，uCB为常数时，集电极电流变化量ΔIC与发射极电流变化量ΔIE之比，即
2–3–1晶体管的直流模型 在通常情况下，由外电路偏置的晶体管，其各极直流电流和极间直流电压将对应于伏安特性曲线上一个点的坐标，这个点称为直流(或静态)工作点，简称Q点。在直流工作时，可将晶体管输入、输出特性曲线(见图2–5、图2–6)分别用图2--8(a)和(b)所示的折线近似，这样直流工作点(IBQ,UBEQ)和(ICQ,UCEQ)必然位于该曲线的直线段上。
双极型晶体管简介和饱和状态说明通用课件
调制解调
双极型晶体管在通信系统 中用于调制解调，将信号 从一种形式转换为另一种 形式。
信号转换
在信号转换电路中，双极 型晶体管用于将信号从一 种电压或电流范围转换为 另一种范围。
无线通信
在无线通信系统中，双极 型晶体管用于射频信号的 放大和处理。
在电力电子系统中的应用
电源管理
双极型晶体管在电源管理电路中用于 控制电流和电压的开关。
双极型晶体管的结构和工作原理
双极型晶体管的基本结构是由两个 PN结组成的，分为PNP和NPN两种 类型。
工作原理是通过控制基极电流来改变 集电极和发射极之间的电流，实现电 流的放大作用。
双极型晶体管的种类和特点
常见的双极型晶体管有硅管和锗管，它们在材料、特性、应 用等方面存在差异。
双极型晶体管的特点是具有电流放大作用、频率特性好、稳 定性高等优点，但同时也存在功耗大、耐压低等缺点。
双极型晶体管简介和 饱和状态说明通用课 件
目录
CONTENTS
• 双极型晶体管简介 • 双极型晶体管的饱和状态 • 双极型晶体管的应用 • 双极型晶体管的未来发展
01
双极型晶体管是一种电子器件， 由三个半导体区域组成，包括发 射区、基区和收集区。
02
它利用电子和空穴两种载流子进 行导电，具有电流放大作用，是 构成各种电子电路的重要元件。
在电子设备中的应用
01
02
03
信号放大
双极型晶体管在信号放大 电路中应用广泛，能够实 现电压和电流的放大。
开关电路
双极型晶体管作为电子开 关，在逻辑电路、定时器 和振荡器等电路中起到关 键作用。
音频放大
在音频放大器中，双极型 晶体管能够将微弱的音频 信号放大，驱动扬声器发 声。
npn双极型晶体管
npn双极型晶体管
NPN双极型晶体管是一种常见的电子器件，由三个半导体层组成：两个N型和一个P型。
这种晶体管具有电流放大能力，常用于各种电子电路中，如放大器、开关、振荡器等。
NPN双极型晶体管的三个半导体层分别是：
1. 发射极（Emitter）：通常为N型半导体，负责发射电子。
2. 基极（Base）：通常为P型半导体，是晶体管的控制极，用于控制晶体管的开关状态。
3. 集电极（Collector）：通常为N型半导体，负责收集从发射极发射出的电子。
NPN双极型晶体管的工作原理是：当基极电压升高时，基极电流增加，导致发射极电流增加，进而在集电极形成较大的电流。
这种电流放大作用使得NPN双极型晶体管能够有效地放大输入信号。
在应用方面，NPN双极型晶体管常用于各种电子电路中，如音频放大器、开关电源、振荡器等。
在音频放大器中，NPN双极型晶体管可以作为放大器使用，
将微弱的音频信号放大为较大的电流，驱动扬声器发出声音。
在开关电源中，NPN双极型晶体管可以作为开关使用，控制电源的通断。
在振荡器中，NPN双极型晶体管可以产生振荡信号，用于各种电子设备中。
NPN双极型晶体管是一种重要的电子器件，具有广泛的应用前景。
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饱和模式
通常认为，满足正 向放大的条件是：发 射结正偏，集电结反 偏，即：UCB≥0。而 在实际中，只有PN结 两端的正向电压超过 0.4V时，才能称为有 效的正向偏置。因此， 只有当UCB≤-0.4V， 晶体管才从放大状态 转为饱和状态，如图 所示。
饱和模式
在放大状态，集电结电压的大小和集电结电流的 大小无关。当集电极的电压逐渐降低，即集电结正偏， 集电极电流会逐步减小。 主要原因是集电结正偏，集电区多子（对于NPN 型BJT，为电子）扩散产生扩散电流，这部分电流和 发射区多子（对于NPN型BJT，也为电子）形成的扩 散电流方向相反，当集电结正偏电压超过0.4V后，集 电区多子形成的扩散电流越来越大，造成集电极电流 变小。 U BC 1 iC I E I S ( )e UT
发射区 基区 集电区
注入电子 注入空穴
扩散电子
收集电子
复合电子
发射结正偏
集电结反偏
少子引起的漂移电流通常很小，可以忽略。 在双极型晶体管中，两种极性的载流子（空穴和电子） 都参与电流的传导过程，所以称为双极型。
放大状态下特点
只要集电结正偏，就能形成集电极电流， 而且电流的大小和集电结电压的大小无关。 集电极电流和基区的宽度成反比，和发射 结的面积成正比。
双极型晶体管（BJT）
简介
双极性晶体管（BJT）是利用其中两个端子 之间的电流控制第三端的电流。通过这种方式， 这个三端器件可以用来实现受控源。通过利用控 制信号使第三端的电流从0变化到一个较大的值。 1948年，BJT在贝尔实验室被发现，它开创 了固体电路的新纪元，也促使了电子学改变了人 们的工作和生活方式。BJT的出现也导致了信息 技术的统治地位以及知识经济的出现。 在出现后的30年间，双极性晶体管是分立器 件集成电路设计者的首选器件。
饱和状态下特性曲线和等效电路
饱和晶体管的等效电路
工作在饱和状态的特性曲线
饱和简化电路
饱和晶体管的简化等效电路 （我们采用简化等效电路）
共射直流电流放大系数和基区宽度以及 基区和发射区的相对掺杂比有关，为了得到较 大的值，基区必须薄而且是低掺杂，发射区 要重掺杂。
晶体管结构
E N
P
B
C
N 不同区的宽度和掺杂浓度都不相同，因此BJT的结构 是不对称的。如果发射极和集电极交换的话，性能将 出现很大的变化。
C N P N
B
E
E和C极交换后的BJT如图所示，如果工作在放大状态， 为区分，将此时的和记为R和R， R和R之间的 关系不变，但远小于正向模式下的值。 R的典型范围 为0.01到0.5， R相应的范围为0.01到1。（决定了饱 和的特点）
简介
在很多的模拟电路应用中，BJT仍然是一个深 受人们喜爱的器件，特别在超高频应用中，如无 线系统中的射频电路（RF）。另外，现在也仍然 在使用基于双极性晶体管的超高速数字逻辑电路， 即射极耦合逻辑（ECL）。 双极型晶体管还可以和MOSFET结合起来创 建一种新的电路，这种电路利用了MOSFET的高 输入阻抗和低功耗的优点以及双极型晶体管的超 高频性能和大电流驱动能力的优点，这种技术称 为BiMOS或BiCMOS，目前获得了越来越广泛的 应用。
简介
直到20世纪70年代到80年代，MOSFET才 逐渐成为BJT的有力竞争者。目前， MOSFET毫无疑问是应用最广泛的电子器件， CMOS技术是集成电路设计的首选技术。然而， BJT仍然是一个重要的器件，并在某些应用中 具有一定的优势。如在汽车电子仪器中，利用 了BJT在恶劣环境下的高可靠性。 BJT目前在分立元件电路设计中非常普及。
晶体管的四个工作模式比较
模式 截止 外部条件
特点
开关应用
发射结电压小于开启电 压且集电结反偏
发射结正向偏置且 集电结反向偏置
放大
晶体管作为放大器工作 在放大模式
饱和 反向放大
发射结和集电结均正 向偏置
发射结反偏，集电结 正偏
开关应用
应用范围有限但概念重 要
放大状态下电流组成（不考虑少 子扩散形成的电流）
R
发射结正偏电流
集电结正偏电流
由于集电结的结面积远大于发射结结面积， 在相同正偏电压条件下，集电区的扩散电流远大 于发射区形成的扩散电流。 当电流iC减小到0时，此时uBC将小于uBE ，从 而导致饱和区集电结电压为0.1V到0.3V。如上图 所示。
饱和电压UCEsat和饱和电阻
RCEsat
工作在饱和区BJT的 特点： 1、电流ICsat小于IB ， 由实际电路决定。 2、饱和区的iC~UCE 曲线很陡峭，说明饱 和BJT有一个较低的 集电极到发射极电阻 RCEsat （数字电路中 的开关特性）。