晶体三极管

只要在制造上将基区做得很薄，掺杂浓度又 低，那么从发射区扩散过来的电子将绝大部 分越过基区流向集电极，形成 Ic，只有很小 一部分流向基极形成 IB，管子在做成以后，Ic 和 IB 的比例基本保持一定。因此我们可以通 过改变 IB 的大小控制 Ic，这就是所谓的三极 管的电流放大作用。
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四、三极管的电压放大作用
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工作在放大模式下的晶体管内部载流子的传输过程。
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一、三极管内部载流子的传输情况
① 在发射区：向基区发射电子的情况： 发射结Je正向偏置，扩散运动为主流，阻挡 层变窄，则发射区的多子（电子）源源不断 地越过发射结到达基区，同时，基区的空穴 （多子）也会扩散到发射区，成为发射区的 非平衡少子，这两种多子产生的扩散电流分 别记为： IEN和 IEP
其中 ICBO 是集电结 Jc 的反向饱和电流，由少数载流 子的浓度决定。
综合(1)、(2)、(3)可知，晶体三极管的三个电极的电 流满足KCL定律： IE = IC+ IB
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在制造晶体管时必须满足下列条件：
（1）令 IEN>>IEP
即：使发射结为不对称结，且基区低掺杂，以 减小 IEP 在 IEN中的比例。
第五节
晶பைடு நூலகம்三极管
1
§1-5-1 晶体三极管的结构及类型
一、关于结构：
晶体三极管又称为双极型晶体管，简称晶体 管，三极管等，一般由两个背靠背的PN结构成， 根据这两个PN结的排列方式不同，三极管分为 NPN型和PNP型两种。
我们用图形来说明这两种类型的三极管的结 构：
2
3
不管是NPN型还是PNP型都分为：
= 0.98 ～ 0.99
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再将 即得

代入
IE
I CN
IC=ICN+ICBO
在上式中，用IE表示了IC，即把IE作为输入回路
电流，而把IC作为输出回路电流，并以基极为公共端， 所以，是共基极电流的电流传输关系式。
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但在共射极电路中，要把 IB 作为输入回路
电流，IC 作为输出回路电流，基极作为公共端。 故为得到 IC 和 IB的关系：
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注意：
三极管的电流放大作用和电压放大
作用，都是变化量的放大！
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（2）令基区宽度很小，以保证基区中的非平衡
少子（发射区注入的电子）在向集电结扩散过 程中绝大部分被能到达集电结，仅有极少部分 被复合掉，即减小IBN的比例。
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（3）令集电结面积大于发射结，以保证扩
散到集电结边界处的非平衡少子全部漂移到集 电极，形成受控的集电极电流。
这样一来，管子在做成以后，Ic 和 IB的比
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三极管的连接方式
一、共发射极接法 二、共集电极接法 三、共基极接法
1.3.3 电流放大原理
基区空穴 向发射区 的扩散可 忽略。 进入P区的电子 少部分与基区的 RB 空穴复合，形成 电流IBEE ，多数 B 扩散到集电结。
C
B
IBE
N P N
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IE。
③电子被集电结收集的情况：
（形成 IC = ICN + ICBO ）
三极管的两个PN结中，由于Je正偏，Jc反偏， 就形成了既有电子的流动，又有空穴的流动，就 把这种类型的管子称为双极型三极管。
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由于两种载流子的运动，在晶体管的三个电极形成 以下电流关系： 在E极：IE= IEN + IEP 在C极：IC= ICN + ICBO 在B极：IB = IBN + IEP - ICBO （1 ） （2 ） （3 ）
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结论：
→→发射区的电子源源不断越过PN结到 达基区形成 IEN
→→基区的空穴电子源源不断越过PN结 到达发射区形成 IEP 则：发射极电流 IE = IEN + IEP
≈IEN ( IEP<< IEN )
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② 电子在基区扩散和复合的情况： （形成 IBN = IEN – ICN ，IB=IBN + IEP - ICBO ）
例基本保持一定。因此我们可以通过改变IB的 大小控制 Ic。这就是三极管的电流放大作用。
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二、电流传输方程
即：三极管的电流分配关系 电流传输方程是指三极管在正向受控过程
中各电极的电流之间的关系。 传输方程的推导如下：
I C I B I CEO I B I E (1 ) I B I CEO (1 ) I B
：
这两个公式中令
ICEO称为穿透电流，又叫ICEO(pt)，即基极开路（IB=0）时
由集电极直通到发射极的电流。
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一般地： 故：忽略 ICEO 的影响 使得：
注意： 这两个式子是以后我们在分析运算中常用的近
似关系。
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三、三极管的电流放大作用
从三极管中载流子的运动情况可知，我们
共集电极接法
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四、晶体三极管的主要特性：
与二极管不同， 晶体三极管的主要特性与 它的三种工作模式或工作状态有关： ⒈放大模式：此时晶体管的 JE 正偏，JC 反 偏 。这一模式主要表现为正向受控作用，即： 晶体三极管的集电极电流和发射极电流只受 正偏发射结电压的控制，而几乎不受集电结 反偏电压的控制。
三极管的电流放大作用又可转化为电压放大 作用。
从共射电路的电压关系看，be间正向偏置，
UBE只要有少量变化，就会发生较大的IB的变化 （PN结的正向特性），通过电流放大作用，又能 引起更大的IC的变化，这个变化的电流通过集电 极电阻RC以后，在RC两端所产生的电压变化量 ， 可能比ΔUBE大很多倍。
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对于一个高品质的晶体管，我们希望其正向受
控作用要好。也就是要求： ICN >> IBN； 即希望ICN在IE中占有很高 IEN >> IEP ；的比例。 因此：我们通常用ICN和IE的比值来衡量管子的 质量。所以定义：
1
上式称为共基极直流电流放大系数，并与IE的
值有关，
EC
E
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载流子传输过程
发射、复合、收集
IC=ICE+ICBOICE
集电结反偏， 有少子形成的 反向电流ICBO。 B
C
ICBO
RB EB
ICE N P IBE N
IE
E
从基区扩 散来的电 子作为集 电结的少 子，漂移 EC 进入集电 结而被收 集，形成 ICE。
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各极电流关系
IC=ICE+ICBO ICE C
在放大模式下，三极管的主要作用是放
大作用，这种放大作用不是一般的放大， 它具有以下两方面的含义： ① 是放大的对象是变化量 ② 是指对能量的控制作用的放大，即能 量的放大。
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为定性说明这一正向控制作用的实现， 现以NPN管的简单共射放大电路为例， 着重阐述工作在放大模式下的晶体管内 部载流子的传输过程。
将 IE= IC + IB 代入 得：
IC
中 I C I E I CBO
IB 1 1 I CBO

1
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此时定义：


称为共射电流放大系数
1
上式变为：

同时：
I C I B (1 ) I CBO
I E I C I B (1 ) I B (1 ) I CBO
三个区：发射区、基区、集电区
制做时在这三个区各引出一个电极，命 名为：发射极E、基极B、集电极C。
这三个区构成两个PN结，其中： 发射区与基区形成发射结，用Je表示； 集电区与基区形成集电结，用Jc表示。
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二、种类和符号： 晶体管的制做工艺很多也很复杂，常见的有： 掺杂、光刻、扩散等，而且常见的晶体管种类 都是平面型管。 晶体管的三个区由于掺杂工艺的不同，可形 成两种类型的管子。
共发射极接法： Ib为输入电流，Ic为输出电流， 而且： Ic = F( IB )
共基 极接法 : Ic = F( IE ) 共集电极接法 : IE = F( IB )
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NPN型管的三种接法：
IC IB
B C E
IE
IC
C
IE IB
B E
E
E
B
B
C
C
CE
CB
CC
共发射极接法 共基极接法
B
ICBO
IB=IBE-ICBOIBE
RB EB
IB
ICE N P IBE N IE
EC
E
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此时，IEN和IEP方向相同， 但由于基区低掺杂且薄，所以有：

IEP << IEN
Je正偏： UB > UE，
Je中的扩散运动 > 漂移运动
在忽略IEP 的情况下，Je中的扩散运动 形成了IE。
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这种作用首先表现为电流放大。其次表现 为电压放大，（电压放大是由电流放大转换 而来的）。 ⒉饱和模式：此时管子工作在 JE 和 JC 均正 向偏置状态。
⒊截止模式：此时管子工作在 JE 和 JC 均反 向偏置状态。
后两种状态呈现受控开关特性，是实现开 关电路的基础。
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§1-5-2 放大模式下三极管的工作原理
第一种为NPN型：即由两块N型半导体中间 夹着一块P型半导体的管子称为NPN管。 第二种为PNP型：即由两块P型半导体中间 夹着一块N型半导体的管子称为PNP管。
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这两种管子在电路的符号为：（要求牢记）
C B E B
C
E
NPN
PNP
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三、晶体三极管的三种连接方式：
晶体三极管为三端器件，接入电路中要成为 双口网络，因此，就必有一个电极作为输入口和 输出口的公共端，因此，三极管接入电路中就有 以下三种连接方式：