模拟电子技术 4.1 半导体三极管

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1、4.1.1BJT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4.1半导体三极管(BJT、晶体管)11.结构发射极用e表示(Emitter)集电极用c表示(Collector)基极用b表示(Base)发射区集电区基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。集电结(Jc)发射结(Je)三极管符号(箭头为发射结正偏时，射极电流流向）22.分类(3)按功率：小、大、中功率管(1)按材料Si管Ge管(2)按结构NPN管PNP管型号命名方

2、法(模拟四版P44)如3DG6、2DW7(4)按工作频率：低频管、高频管33.结构特点•发射区e掺杂浓度最高；•集电区c掺杂浓度低于发射区，且面积大；•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。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。44.1.2放大状态下BJT的工作原理外部条件：NPN管:PNP管:放大状态下BJT中载流子的传输过程e结正偏，c结反偏51.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

3、电流IE(2)电子在b区扩散与复合∵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。放大状态下BJT中载流子的传输过程6(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电子扩散电流c、b间的反向饱和电流BJT内两种载流子都参与导电，∴称为双极型晶体管。另有③代入②放大状态下BJT中载流子的传输过程①②③72.BJT的三种组态(c)共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示。(b)共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示；(a)共基

4、极接法，基极作为公共电极，用CB表示；BJT的三种组态8根据传输过程可知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0.90.993.极间电流分配(ICBO→0)共基极电流放大倍数放大状态下BJT中载流子的传输过程体现了共基接法时输入电流对输出电流的控制作用9又BJT相当于一个广义节点（KLV）放大状态下BJT中载流子的传输过程有将上式代入得令则则共射极电流放大倍数一般几十~几百b极开路时ce间的反向饱和电流(穿透电流)(ICEO→0)体现了共射接法时输入电流对输出电流的控制作用10∴结论(BJT放大状态下的

5、极间电流分配）很小又体现了共集电极接法时输入电流对输出电流的控制作用11电压放大倍数比如iE=-1mA，则iC=iE=-0.98mA，vO=-iC•RL=0.98V，当=0.98时，4.BJT的放大作用共基极接法中,只有电压放大，没有电流放大vI很小，设vI=20mV电压放大共基极接法：e结正偏(设Je处于V-I特性的指数曲线段），iE很大12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+-bceRL1k共射极放大电路VBBVCCVBEIBIEIC+-vIvO+-+iC+iE+iB13

6、若vI=20mV，使iE=1mA。电压放大倍数使iC=0.98mA。(设=0.98)vO=-iC•RL=-0.98V，倒相作用+-bceRL1k共射极放大电路VBBVCCVBEIBIEIC+-vIvO+-+iC+iE+iB共射极接法电压放大作用144.1.3BJT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。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15iB=f(vBE)vCE=常数1.输入特性曲线

7、(2)死区或门坎电压Si(NPN):0.6~0.7vGe(PNP):-0.2~-0.3v(3)vBE>Vth时→iB随vBE↑而↑↑(1)在vCE=0时，相当于两个PN结并联的V-I特性曲线。Vth=0.5V左右vCE↑→输入曲线稍右移vCE1V以后曲线基本重合共射极连接162.输出特性曲线iC=f(vCE)iB=常数先分析iB=40A时的输出特性曲线当vCE<1V时,集电极收集电子的能力弱，iC随vCE的↑明显↑；特点：∵iB对iC有控制作用为随iB不同而不同的一族曲线。当vCE>1V后,集电极已能收集几乎所有扩散到基区的

8、电子，iC不再随vCE的↑明显↑；共射极连接17截止区iB=0，iC=ICEO→0称为BJT截止。C、E两点相当于开关断开。(2)放大区iC不再随vCE↑而↑→恒流特性又∵iC=βiB→电流控制作用e结正偏、c结反偏输出特性曲线分三个区域体现为一族