模拟电子技术基础3.ppt

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1、模拟电子技术基础佛山科学技术学院电子信息工程系主讲：谭海曙第三讲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2.1双极型半导体三极管2.2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。第二章晶体三极管2.1.1双极型半导体三极管的结构2.1.2双极型半导体三极管电流的分配与控制2.1.3双极型半导体三极管的电流关系2.1.4双极型半导体三极管的特性曲线2.1.5半导体三极管的参数2.1.6半导体三极管的型号2.1双极型

2、半导体三极管2.1.1双极型半导体三极管的结构双极型半导体三极管的结构示意图如图02.01所示。它有两种类型:NPN型和PNP型。图02.01两种极性的双极型三极管e-b间的PN结称为发射结(Je)c-b间的PN结称为集电结(Jc)中间部分称为基区，连上电极称为基极，用B或b表示（Base）；一侧称为发射区，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）。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，

3、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。2.1.2双极型三极管的电流分配与控制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：发射结外加正向电压，集电结外加反向电压。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，见图02.02。(动画2-1)图02.02双极型三极管的电流传输关系发射结加正偏时，从发射区将有大量电子向基区扩散，形成发射极电流，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，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

4、。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。在基区被复合的电子形成基极电流。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=IC+IB三极管放大的实质发射结正向电压大小控制基区少子浓度影响集电极电流大小即由Vbe控制Ic，由于Ib正比于Vbe，所以有Ib正比于Ic。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

5、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。问题1：除了从三极管的电流分配关系可以证明IE=IC+IB。还可以通过什么方法加以说明？问题2：为什么当温度升高时，三极管将失去放大作用？从物理概念上加以说明。2.1.3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。共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示；图02.03三极管的三种

6、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: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)+ICBO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,所以>>1a2.1.4双极型半导体三极管的特性曲线这里，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。iB

7、是基极输入电流，vBE是基极输入电压，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。输入特性曲线——iB=f(vBE)vCE=const输出特性曲线——iC=f(vCE)iB=const本节介绍共发射极接法三极管的特性曲线，即共发射极接法的供电电路和电压——电流关系如图02.04所示。图02.04共发射极接法的电压-电流关系简单地看，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vC