41 半导体三极管PPT课件

如3DG6、2DW7
3.结构特点
• 发射区e掺杂浓度最高；
• 基区b很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。
• 集电区c掺杂浓度低于发射区，且面积大；
这些特点使BJT不同于两个单独的PN结，而呈现出极间电流放 大作用。
4.1.2 放大状态下BJT的工作原理
外部条件：
e结正偏，c结反偏 NPN 管:
电压放大
vI 很小， 设 vI = 20mV e结正偏 (设Je处于V-I特性的指数曲线段） ， iE很大 比如 iE = -1 mA， 当 = 0.98 时， 则 iC = iE = -0.98 mA， vO = -iC• RL = 0.98 V，
电压放大倍数
AV vvO I
0.98V49 20mV
iB=f(vBE) vCE=常数
输出特性曲线——输出回路电压、电流之间的关系曲线。
iC=f(vCE) iB=常数
1. 输入特性曲线
iB=f(vBE) vCE=常数 (1)在vCE=0时，相当于两个PN结
并联的V-I特性曲线。 Vth=0.5 V左右 vCE ↑→输入曲线稍右移
vCE 1V以后曲线基本重合
体现了共射接法时输入电流 对输出电流的控制作用
又 IE IBIC (1)IB
体现了共集电极接法时输入电流对输出电流的控制作用
∴结论(BJT放大状态下的极间电流分配）
IE IBIC
ICIEIE IB(1)IE 很小
IC IB 1
4.BJT的放大作用
共基极接法：
共基极接法中,只有电压 放大，没有电流放大
iC不再随vCE的↑明显↑；
特点： ∵ iB对i C有控制作用 为随iB不同而不同的一族曲线。
输出特性曲线分三个区域
(1) 截止区
发射结反偏或＜Vth iB=0，i C= ICEO → 0 称为BJT截止。C、E两点相当于 开关断开。
(2) 放大区
e结正偏、c结反偏
iC不再随vCE ↑而 ↑ → 恒流特性
+
+
VBE- e
-
使 iC = 0.98mA 。 (设 = 0.98)
vI -
VBB
VCC IE +iE
vO = -iC• RL = -0.98 V，
共射极放大电路
电压放大倍数
AV vvO I
0.98V49 20mV
倒相作 用
4.1.3 BJT的特性曲线(以共射极放大电路为例)
输入特性曲线——输入回路电压、电流之间的关系曲线。
有 IE IBIC
将上式代入 ICIEICBO
得 IC1 IB11ICBO
令 共射极电流放大倍数
1 一般 几十~几百
放大状态下BJT中载流 子的传输过程
则 ICIB(1)ICBO
令 ICEOICIB0(1)ICBOb饱极和开电路流时(穿ce透间电的流反)向
则 ICIBICEO
IC IB (ICEO→0)
放大状态下BJT中载流子的传输过程
③代入② IE(IBICB ) OICN
IB(ICBO InC )IB IC
BJT内两种载流子都参与导电，∴称为双极型晶体管。
2. BJT的三种组态
BJT的三种组态
(a) 共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示； (b) 共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示； (c) 共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示。
∵浓度差→电子继续向c极扩散，同时有一小部分与空穴复合 →形成b区复合电流 IBN 又∵b区掺杂极低且薄 ∴ IBN很小。
(3)c结收集扩散过来的电子
∵ c 结反偏，电子漂移渡过c结 →c区→形成集电极电流 IC
ICICNICBO ①
电子扩散 电流
c、b间的反向 饱和电流
另有 IEIBNICN②
IB IBNICBO ③
又∵i C= βiB → 电流控制作用 体现为一族平行线。
iC 对 iB 做线性放大
共射极连接
(3) 饱和区
在放大区，iB ↑ →iC ↑ → vCE ↘ 当vCE ↘至vCE <vBE时， e结、c结均正偏，iC 不再随iB ↑而↑，
共射极接法
共射极接法中,既有电压 放大，又有电流放大
电流放大
IC IB
IB+iB
+ vI -
VBB
IC +iC c b + VBE- e
IE +iE
RL 1k
+ vO VCC
共射极放大电路
共射极接法电压放大作用
IC +iC
+
若 vI = 20mV ，
IB+iB
c b
RL 1k
vO
使 iE = 1mA。
3. 极间电流分配
根据传输过程可知
ICICNICBOIE ICBOIE
(ICBO→0)
放大状态下BJT中载流 子的传输过程
令 ICN
IE
共基极电流放大倍数
体现了共基接法时输入电流对输出电流的控制作用
只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关， 与外加电压无关。一般 0.90.99
又BJT相当于一个广义节点（KLV）
4.1 半导体三极管(BJT、晶体管)
4.1.1 BJT的结构简介
(a) 小功率管 (b) 小功率管 (c) 大功率管 (d) 中功率管
1.结构
发射区
半导体三极管为三层半导体形成两个PN结组成。
它有两种类型:NPN型和PNP型。结构如图所示，
有三层半导体、两个结、三个电极。
集电极用c
基区
集电区
表示(Collector)
VC VB VE
PNP 管:
VE VB VC
放大பைடு நூலகம்态下BJT中载流子的传输过程
1.内部载流子的传输过程
(以NPN为例)
(1)e区向b区注入电子流
∵ e结正偏→有利于多子 扩散 ∴主要为e区向b区注入电 子流，形成流出e极的射 极电流 IE
放大状态下BJT中载流子的传输过程
(2)电子在b区扩散与复合
基极用b表 示(Base)
发射极用e 表示(Emitter)
发射结(Je)
集电结(Jc)
三极管符号(箭头为发射结正偏 时，射极电流流向）
Si管 (1) 按材料 Ge管
2.分类
(2) 按结构 NPN管 PNP管
(3) 按功率： 小、大、中功率管
(4) 按工作频率 ： 低频管、高频管
型号命名方法 (模拟四版 P44)
(2) 死区或门坎电压
Si (NPN): 0.6~0.7v Ge(PNP): -0.2~-0.3v
(3) vBE >Vth时→iB随vBE↑而↑↑
共射极连接
2.输出特性曲线
iC=f(vCE) iB=常数
先分析iB=40A时的输出特性曲线
当vCE<1V时, 集电极收集电子的能力弱，
共射极连接
iC随vCE的↑明显↑； 当vCE>1V后, 集电极已能收集几乎所有扩散到基区的电子，