1、第四講 晶體三極管,第四講 晶體三極管,一、晶體管的結(jié)構(gòu)和符號(hào),二、晶體管的放大原理,三、晶體管的共射輸入特性和輸出特性,四、溫度對(duì)晶體管特性的影響,五、主要參數(shù),一、晶體管的結(jié)構(gòu)和符號(hào),多子濃度高,多子濃度很低，且很薄,面積大,晶體管有三個(gè)極、三個(gè)區(qū)、兩個(gè)PN結(jié)。,中功率管,大功率管,BJT的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介,半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖03.1.01所示。它有兩種類(lèi)型:NPN型和PNP型。 兩種類(lèi)型的三極管,雙極型半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu),雙極型半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖02.01所示。 它有兩種類(lèi)型:NPN型和PNP型。 圖 02.01 兩種極性的雙極型三極管,e-b間的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)(Je),c

2、-b間的PN結(jié)稱為集電結(jié)(Jc),中間部分稱為基區(qū)，連上電極稱為基極， 用B或b表示（Base）；,一側(cè)稱為發(fā)射區(qū)，電極稱為發(fā)射極， 用E或e表示（Emitter）；,另一側(cè)稱為集電區(qū)和集電極， 用C或c表示（Collector）。,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：（內(nèi)部條件）, 發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高；, 集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，且面積大；, 基區(qū)很薄，且摻雜濃度最低。,管芯結(jié)構(gòu)剖面圖,發(fā)射區(qū)：發(fā)射載流子 集電區(qū)：收集載流子 基區(qū)：傳送和控制載流子 （以NPN為例）,三極管的放大作用，主要是依靠它的發(fā)射極電流能夠通過(guò)基區(qū)傳輸，然后到達(dá)集電極而實(shí)現(xiàn)的。 實(shí)現(xiàn)這一傳輸過(guò)程的兩個(gè)條件是： （1）內(nèi)部條件：發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度

3、遠(yuǎn)大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，且基區(qū)很薄, 集電區(qū)面積大。 （2）外部條件：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。,二、晶體管的放大原理,擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成發(fā)射極電流IE，復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成基極電流IB，漂移運(yùn)動(dòng)形成集電極電流IC。,少數(shù)載流子的運(yùn)動(dòng),因發(fā)射區(qū)多子濃度高使大量電子從發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū),因基區(qū)薄且多子濃度低，使極少數(shù)擴(kuò)散到基區(qū)的電子與空穴復(fù)合,因集電區(qū)面積大，在外電場(chǎng)作用下大部分?jǐn)U散到基區(qū)的電子漂移到集電區(qū),基區(qū)空穴的擴(kuò)散,以上看出，三極管內(nèi)有兩種載流子(自由電子和空穴)參與導(dǎo)電，故稱為雙極型三極管。或BJT (Bipolar Junction Transistor)。,電流分配： IEIBIC IE擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)

4、形成的電流 IB復(fù)合運(yùn)動(dòng)形成的電流 IC漂移運(yùn)動(dòng)形成的電流,穿透電流,集電結(jié)反向電流,直流電流放大系數(shù),交流電流放大系數(shù),為什么基極開(kāi)路集電極回路會(huì)有穿透電流？,三、晶體管的共射輸入特性和輸出特性,為什么UCE增大曲線右移？,對(duì)于小功率晶體管，UCE大于1V的一條輸入特性曲線可以取代UCE大于1V的所有輸入特性曲線。,為什么像PN結(jié)的伏安特性？,為什么UCE增大到一定值曲線右移就不明顯了？,1. 輸入特性,vCE = 0V,iB=f(vBE) vCE=const,(2) 當(dāng)vCE1V時(shí)， vCB= vCE - vBE0，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開(kāi)始收 集電子，基區(qū)復(fù)合減少，同樣的vBE下 IB減

5、小，特性曲線右移。,(1) 當(dāng)vCE=0V時(shí)，相當(dāng)于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。,1. 輸入特性曲線,BJT的特性曲線,（以共射極放大電路為例）,(3) 輸入特性曲線的三個(gè)部分,死區(qū),非線性區(qū),線性區(qū),1. 輸入特性曲線,BJT的特性曲線,2. 輸出特性,?,對(duì)應(yīng)于一個(gè)IB就有一條iC隨uCE變化的曲線。,為什么uCE較小時(shí)iC隨uCE變化很大？為什么進(jìn)入放大狀態(tài)曲線幾乎是橫軸的平行線？,飽和區(qū),放大區(qū),截止區(qū),根據(jù),IE=IB+ IC,2. 電流分配關(guān)系,iC=f(vCE) iB=const,2. 輸出特性曲線,輸出特性曲線的三個(gè)區(qū)域:,BJT的特性曲線,3.1.4 BJT的主要參數(shù),(1)共

6、發(fā)射極直流電流放大系數(shù) =（ICICEO）/IBIC / IB vCE=const,1. 電流放大系數(shù),(2) 共發(fā)射極交流電流放大系數(shù) =IC/IBvCE=const,3.1.4 BJT的主要參數(shù),1. 電流放大系數(shù),(3) 共基極直流電流放大系數(shù) =（ICICBO）/IEIC/IE,(4) 共基極交流電流放大系數(shù) =IC/IE VCB=const,當(dāng)ICBO和ICEO很小時(shí)， 、 ，可以不加區(qū)分。,3.1.4 BJT的主要參數(shù),1. 電流放大系數(shù),(2) 集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO ICEO=（1+ ）ICBO,2. 極間反向電流,ICEO,(1) 集電極基極間反向飽和電流ICB

7、O 發(fā)射極開(kāi)路時(shí)，集電結(jié)的反向飽和電流。,3.1.4 BJT的主要參數(shù),(1) 集電極最大允許電流ICM,(2) 集電極最大允許功率損耗PCM,PCM= ICVCE,3. 極限參數(shù),(3) 反向擊穿電壓, V(BR)CBO發(fā)射極開(kāi)路時(shí)的集電結(jié)反 向擊穿電壓。, V(BR) EBO集電極開(kāi)路時(shí)發(fā)射結(jié)的反 向擊穿電壓。, V(BR)CEO基極開(kāi)路時(shí)集電極和發(fā)射 極間的擊穿電壓。,幾個(gè)擊穿電壓有如下關(guān)系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR) EBO,3. 極限參數(shù),3.1.4 BJT的主要參數(shù),由PCM、 ICM和V(BR)CEO在輸出特性曲線上可以確定過(guò)損耗區(qū)、過(guò)電流區(qū)和擊穿區(qū)。 輸出特性曲線上的過(guò)損耗區(qū)和擊穿區(qū),end,晶體管的三個(gè)工作區(qū)域,晶體管工作在放大狀態(tài)時(shí)，輸出回路的電流 iC幾乎僅僅決定于輸入回路的電流 iB，即可將輸出回路等效為電流 iB 控制的電流源iC 。,四、溫度對(duì)晶體管