《双极型晶体管》word版

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1、17第三讲　双极型晶体管1.3双极型晶体管半导体三极管有两大类型，一是双极型半导体三极管二是场效应半导体三极管双极型半导体三极管是由两种载流子参与导电的半导体器件，它由两个PN结组合而成，是一种CCCS器件。场效应型半导体三极管仅由一种载流子参与导电，是一种VCCS器件。1.3.1晶体管的结构及类型双极型半导体三极管的结构示意图如图所示。它有两种类型：NPN型和PNP型。中间部分称为基区，相连电极称为基极，用B或b表示（Base）；一侧称为发射区，相连电极称为发射极，用E或e表示（Emitter）；另一侧称为集电区和集电极，用C或c表示（Collector）。E-B间的PN结称为发射结（Je

2、），C-B间的PN结称为集电结（Jc）。两种极性的双极型三极管双极型三极管的符号在图的下方给出，发射极的箭头代表发射极电流的实际方向。从外表上看两个N区(或两个P区)是对称的，实际上发射区的掺杂浓度大，集电区掺杂浓度低，且集电结面积大。基区要制造得很薄，其厚度一般在几个微米至几十个微米。1.3.2晶体管的电流放大作用双极型半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。若在放大工作状态：发射结加正向电压，集电结加反向电压。现以NPN型三极管的放大状态为例，来说明三极管内部的电流关系。17双极型三极管的电流传输关系（动画2-1）发射结加正偏时，从发射区将有大量的电子向基区扩散，形成的电流为I

3、EN。与PN结中的情况相同。从基区向发射区也有空穴的扩散运动，但其数量小，形成的电流为IEP。这是因为发射区的掺杂浓度远大于基区的掺杂浓度。进入基区的电子流因基区的空穴浓度低，被复合的机会较少。又因基区很薄，在集电结反偏电压的作用下，电子在基区停留的时间很短，很快就运动到了集电结的边上，进入集电结的结电场区域，被集电极所收集，形成集电极电流ICN。在基区被复合的电子形成的电流是IBN。另外，因集电结反偏，使集电结区的少子形成漂移电流ICBO。于是可得如下电流关系式：IE=IEN＋IEP且有IEN>>IEPIEN=ICN+IBN且有IEN>>IBN，ICN>>IBNIC=ICN+ICBOIB=

4、IEP+IBN－ICBOIE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN=(ICN+ICBO)+(IBN+IEP－ICBO)=IC+IB以上关系在图02.02的动画中都给予了演示。由以上分析可知，发射区掺杂浓度高，基区很薄，是保证三极管能够实现电流放大的关键。若两个PN结对接，相当基区很厚，所以没有电流放大作用，基区从厚变薄，两个PN结演变为三极管，这是量变引起质变的又一个实例。双极型半导体三极管的电流关系(1)三种组态双极型三极管有三个电极，其中两个可以作为输入,两个可以作为输出，这样必然有一个电极是公共电极。三种接法也称三种组态，见图02.03。共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示；

5、共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示；共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示。17图02.03三极管的三种组态(2)三极管的电流放大系数对于集电极电流IC和发射极电流IE之间的关系可以用系数来说明，定义:=ICN/IE称为共基极直流电流放大系数。它表示最后达到集电极的电子电流ICN与总发射极电流IE的比值。ICN与IE相比，因ICN中没有IEP和IBN，所以的值小于1,但接近1。由此可得：IC=ICN+ICBO=IE+ICBO=(IC+IB)+ICBOIC=定义:=IC/IB=(ICN+ICBO)/IB称为共发射极接法直流电流放大系数。于是=≈=因≈1,∴b>>11.3.3晶体管的

6、共射特性曲线本节介绍共发射极接法三极管的特性曲线，即输入特性曲线——iB=f(vBE)½输出特性曲线——iC=f(vCE)½这里，B表示输入电极，C表示输出电极，E表示公共电极。所以这两条曲线是共发射极接法的特性曲线。17iB是输入电流，vBE是输入电压，加在B、E两电极之间。iC是输出电流，vCE是输出电压，从C、E两电极取出。共发射极接法的供电电路和电-压电流关系如图02.04所示。共发射极接法的电压-电流关系（1）输入特性曲线简单地看，输入特性曲线类似于发射结的伏安特性曲线，现讨论iB和vBE之间的函数关系。因为有集电结电压的影响，它与一个单独的PN结的伏安特性曲线不同。为了排除vCE

7、的影响，在讨论输入特性曲线时，应使vCE=const(常数)。vCE的影响，可以用三极管的内部的反馈作用解释，即vCE对iB的影响。共发射极接法的输入特性曲线见图。其中vCE=0V的那一条相当于发射结的正向特性曲线。当vCE≥1V时，vCB=vCE-vBE>0，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，且基区复合减少，IC/IB增大，特性曲线将向右稍微移动一些。但vCE再增加时，曲线右移很不明显。曲线的右移是三极管