1、第二章 雙極型晶體三極管（BJT）,概述,晶體二極管：?jiǎn)蜗驅(qū)щ娦?晶體三極管：放大作用。半導(dǎo)體器件發(fā)展過程中的一次重大飛躍。 雙極型晶體管（Bipolar Junction Transistor,英文縮寫B(tài)JT） 場(chǎng)效應(yīng)管（Field Effect Transistor,英文縮寫FET）：?jiǎn)螛O型,2.1 BJT工作原理,2.1.1 BJT結(jié)構(gòu)與符號(hào) 三個(gè)獨(dú)立的摻雜區(qū)和兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的三端器件，可分為NPN管和PNP管兩種類型，如圖所示。,（a）NPN型 （b）PNP型 雙極型晶體三極管結(jié)構(gòu)示意圖與電路符號(hào),三個(gè)區(qū)： 發(fā)射區(qū)（Emitter）發(fā)射載流子的區(qū)域 基 區(qū)（Base）傳輸載流子的區(qū)域

2、集電區(qū)（Collector）收集載流子的區(qū)域 三個(gè)極: 發(fā)射極（e），基極（b）和集電極（c） 兩個(gè)結(jié): 發(fā)射結(jié)（e結(jié)），集電結(jié)（c結(jié)）,2.1.2 放大狀態(tài)下BJT內(nèi)部載流子的傳輸過程,當(dāng)BJT的發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏，NPN管內(nèi)載流子的運(yùn)動(dòng)情況。,圖2.2放大狀態(tài)下NPN管內(nèi)部載流子傳輸示意圖,1.發(fā)射區(qū)多子向基區(qū)擴(kuò)散（又稱注入） 發(fā)射區(qū)自由電子（多子）向基區(qū)注入（擴(kuò)散），形成電流 。 基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)注入，形成空穴注入電流 。兩電流之和構(gòu)成發(fā)射極電流 。 發(fā)射極電流的主要部分是自由電子形成的電流，即,2.基區(qū)非平衡少子向集電結(jié)方向邊擴(kuò)散邊復(fù)合 由于基區(qū)的空穴濃度很低，且基區(qū)很薄，只有很少

3、部分的自由電子被基區(qū)空穴（多子）復(fù)合，形成基區(qū)復(fù)合電流 。 由PN結(jié)的原理，反偏集電結(jié)還存在著集電結(jié)反向飽和電流 。 因此，基極電流：,3.集電區(qū)收集基區(qū)非平衡少子 擴(kuò)散到達(dá)集電結(jié)邊界的基區(qū)非平衡少子（自由電子），在電場(chǎng)力的作用下均被抽?。ㄆ疲┑郊妳^(qū)，形成集電極電流的主要成分 。 因此，集電極電流為：,綜上所述，晶體管各電極的電流有如下關(guān)系,（2.3）,（2.2）,（2.1）,則可得三電極的電流關(guān)系,（2.4）,又,4.放大偏置時(shí)的電流關(guān)系,（1） 與 的關(guān)系 集電極電流 的主要成分 是由發(fā)射極電流 轉(zhuǎn)化而來的，為了反映擴(kuò)散到集電區(qū)的電流 與發(fā)射極電流 的轉(zhuǎn)化比例關(guān)系，定義共基極直流電流放

4、大系數(shù)為,（2.5）,顯然 ，一般約為0.970.99。由式（2.5）可得 與 的關(guān)系 由于 往往很?。▽?duì)硅管尤其如此），工程上一般用下式來近似,（2.6）,（2.7）,（2） 與 的關(guān)系 為了反映擴(kuò)散到集電區(qū)的電流 與基區(qū)復(fù)合電流 之間的比例關(guān)系。定義共發(fā)射極直流電流放大系數(shù) 為 其物理意義是：基區(qū)每復(fù)合一個(gè)電子，則需 個(gè)電子擴(kuò)散到集電區(qū)去。通常 （超 管 可能大于1000）。 由式（2.8）整理可得,（2.8）,（2.9）,式中 是基極開路（ ）時(shí)，集電結(jié)與發(fā)射極之間流過的穿透電流，即 因 很小，在忽略其影響后，則有 將式（2.6）代入式（2.4），則可得到關(guān)系,（2.10）,（2.11）

5、,（2.12）,（2.13）,將式（2.13）與式（2.8）對(duì)比，可得關(guān)系,（2.14）,（2.15）,例2.1 PNP管直流電路如圖2.3所示，圖中 。當(dāng)斷開B點(diǎn)時(shí)，微安表的讀數(shù)為240A，當(dāng)斷開E點(diǎn)時(shí)，微安表的讀數(shù)為6A，試求該管的 和 。,圖2.3 例2.1電路圖,解：直流電壓 及 的方向和大小表明該管處于放大偏置。斷開E點(diǎn)時(shí)微安表讀數(shù)是集電結(jié)反向飽和電流 ，斷開B點(diǎn)時(shí)微安表讀數(shù)是穿透電流 ，即,2.1.3 放大偏置BJT偏壓與電流的關(guān)系,雙極型晶體管是電流控制器件。 控制各極電流變化的真正原因是發(fā)射結(jié)正向電壓的變化。 集電結(jié)反向電壓的變化對(duì)各極電流也有影響。,1. 發(fā)射結(jié)正向電壓 對(duì)各

6、極電流的控制作用BJT的正向控制作用 發(fā)射結(jié)電流 實(shí)際上就是正偏發(fā)射結(jié)的正向電流: 當(dāng)發(fā)射結(jié)正偏電壓 增加時(shí)，正向電流 增加。此時(shí)，注入基區(qū)的非平衡少子增多，會(huì)使基區(qū)復(fù)合增多，到達(dá)集電結(jié)邊界被集電區(qū)收集的非平衡少子也會(huì)增多，從而使 和 都會(huì)增大。發(fā)射結(jié)正偏電壓 的變化將控制各極電流的變化。 雙極型晶體管也是一種電壓控制器件。,2.集電結(jié)反向電壓 對(duì)各極電流的影響基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng),圖2.4 基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng),當(dāng)正偏電壓 一定時(shí)，發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入的自由電子一定，即基區(qū)非平衡少子的濃度分布曲線 由 決定。但基區(qū)電流 主要由基區(qū)的復(fù)合電流構(gòu)成，而基區(qū)復(fù)合電流與基區(qū)少子數(shù)量成正比，基區(qū)少子數(shù)量又與基區(qū)少子濃度分布曲線下的面積S成正比。所以， 與基區(qū)少子濃度分布曲線下的面積近似成正比。 當(dāng)集電結(jié)反向電壓 增加時(shí)，由PN結(jié)的知識(shí)可知，集電結(jié)會(huì)變寬，這勢(shì)必使得基區(qū)的寬度減小