第 1 章.3三极管.ppt

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1、第一章半导体器件与模型1.4半导体三极管1.4.1三极管的结构、符号及分类双极型晶体管1.基本结构和符号平面型(NPN)三极管制作工艺:在N型硅片(集电区)氧化膜上刻一个窗口，将硼杂质进行扩散形成P型(基区)，再在P型区上刻窗口，将磷杂质进行扩散形成N型的发射区。扩散法在N型锗片(基区)两边各置一个铟球，加温铟被熔化并与N型锗接触，冷却后形成两个P型区，集电区接触面大，发射区掺杂浓度高。合金型(PNP)三极管制作工艺：和金法2.三极管的分类按照材料分：硅管、锗管等按照频率分：高频管、低频管按照功率分：小、中、大功率管按照结构分：NPN型和PNP型三极管结构示意图和符

2、号三极管结构示意图和符号1.4.2三极管放大区的工作原理三极管的工作状态以NPN型管为例双极型三极管的符号中，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。三极管的主要应用——电流放大三极管具有电流放大作用的条件双极型三极管的结构可看成由两个背靠背的PN结组成三极管若实现放大，必须从三极管内部结构和外部所加电源的极性来保证。三极管内部结构要求：1.发射区高掺杂。通常只有几微米到几十微米，而且掺杂浓度低。3.集电结面积大。2.基区做得很薄。？三极管具有电流放大作用的内因:晶体管具有电流放大作用的外部条件：发射结正向偏置集电结反向偏置

3、外加电源的应使1.电流的传输过程VCC电源负极向发射区补充电子形成发射极电流IEEB正极拉走电子，补充被复合的空穴，形成IB电子流向电源正极形成ICICVEERBNPN发射区向基区扩散电子IEIB集电区收集电子RC电子在基区扩散与复合内部载流子的传输过程1）发射极正偏与注入载流子：①电子注入：②空穴注入：发射区中多子电子通过发射结源源不断注入基区。基区中多子空穴通过发射结注入发射区。(基区多子数目较少，空穴电流可忽略)发射极电流IE：多子扩散电流2）非平衡少子（电子）在基区中的扩散与复合：基极电流IB：电子与空穴的复合电流复合和扩散：多数电子在基区继续扩散，到达集电

4、结的一侧。电源VEE的正端不断从基区拉走电子，好像不断供给基区空穴。复合的数目与拉走的电子数目相等，基本维持基区的空穴浓度。集电极电流IC：多子漂移电流集电区和基区的少子在外电场的作用下进行的漂移运动而形成。反向饱和电流ICBO：电流的传输过程:发射结正偏电压控制IE和IB→通过注入、扩散、收集→转化为IC。且转化几乎不受集电结反偏电压的影响电流的传输过程:三极管的放大作用是通过载流子传输体现出来的。三极管的电流分配关系发射结正偏集电结反偏电流分配关系本质：？外部条件：集电极电流发射极电流基极电流外电路电流平衡方程发射效率γ基区的传输效率η2.直流电流传输方程三极管

5、（放大电路）的组态三极管（放大电路）的三种组态外部条件：发射结正偏，集电结反偏1）共基极电路直流电流传输方程输出电流与输出电流之间的关系？共基组态直流电流传输系数2）共发射极电路直流电流传输方程共发电路直流电流传输系数：三极管的基极电流对集电极电流具有控制作用表示IB＝0（相当于基极开路）时，集电极到发射极的直通电流。3）共集电极电路直流电流传输方程三极管的电流分配关系一组三极管电流关系典型数据①任何一列电流关系符合IE=IC+IB，IB

6、001mA=ICBO，ICBO称为反向饱和电流。在表的第二列数据中，IB=0时，IC=0.01mA=ICEO，称为穿透电流。④共射电流放大系数共基电流放大系数三极管的交流电流传输系数与两个参数之间满足以下关系：三极管的放大作用，主要是依靠发射极电流通过基区传输，到达集电极而实现的。放大作用原理关键：（1）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。（2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。实现传输过程的两个条件：1.4.3三极管的伏安特性曲线1.共基电路特性曲线(1)输入特性曲线特性曲线左移原因？基区宽度调制效应：输出端电压的增加使曲线左移输出

7、端电压集电结变宽并向基区扩展基区的0W10W2宽度变窄：当不变非平衡少子浓度曲线在发射结边界处的位置未变浓度曲线斜率变大①线→②线特性曲线左移同样的→电流却增大了特性曲线几乎重合（2）输出特性曲线特性曲线上翘？基区宽度调制效应：特性曲线上翘特性曲线测试电路输入特性：输出特性：2.共发射极电路特性曲线（1）输入特性1)vCE=0时的输入特性曲线当vCE=0时，基极和发射极之间相当于两个PN结并联。当b、e之间加正向电压时，应为两个二极管并联后的正向伏安特性。2)vCE>0时的输入特性曲线基区宽度效应:特性右移（2）输出特性曲线划分三个区：截止区、放大区和饱和区。i