晶体管原理(3-1)-陈星弼+张庆中.ppt

第3章双极结型晶体管 3 1双极结型晶体管基础 PN结正向电流的来源是多子 所以正向电流很大 反向电流的来源是少子 所以反向电流很小 如果给反偏PN结提供大量少子 就能使反向电流提高 给反偏PN结提供少子的方法之一是在其附近制作一个正偏PN结 使正偏PN结注入的少子来不及复合就被反偏PN结收集而形成很大的反向电流 反向电流的大小取决于正偏PN结偏压的大小 通过改变正偏PN结的偏压来控制其附近反偏PN结的电流的方法称为双极晶体管效应 由此发明的双极结型晶体管获得了诺贝尔物理奖 美国贝尔实验室发明的世界上第一支锗点接触式双极型晶体管 随后出现了结型双极型晶体管 双极型晶体管有两种基本结构 PNP型和NPN型 其结构示意图和在电路图中的符号如下 N N N P P P E E E E B B B B C C C C 3 1 1双极结型晶体管的结构 双极结型晶体管 BipolarJunctionTransistor 简称为双极型晶体管 或晶体管 均匀基区晶体管 基区掺杂为均匀分布 少子在基区主要作扩散运动 又称为扩散晶体管 缓变基区晶体管 基区掺杂近似为指数分布 少子在基区主要作漂移运动 又称为漂移晶体管 P N N 0 xjc xje NE x NB x NC x 0 xjc xje 加在各PN结上的电压为 PNP管 NPN管 根据两个结上电压的正负 晶体管有4种工作状态 E结 工作状态放大状态 用于模拟电路饱和状态 用于数字电路截止状态 用于数字电路倒向放大状态 C结 3 1 2偏压与工作状态 均匀基区晶体管在4种工作状态下的少子分布图 放大状态 饱和状态 截止状态 倒向放大状态 3 1 3少子浓度分布与能带图 均匀基区NPN晶体管在平衡状态下的能带图 EC EF EV N N P 均匀基区NPN晶体管在4种工作状态下的能带图 放大状态 饱和状态 截止状态 倒向放大状态 3 1 4晶体管的放大作用 晶体管放大电路有两种基本类型 共基极接法与共发射极接法 B E C B P N P NE NB NC IE IB IC E C B N P IE IB P E NE NB NC IC 为了理解晶体管中的电流变化情况 先复习一下PN结中的正向电流 V P区 N区 0 以PNP管为例 忽略势垒区产生复合电流 处于放大状态的晶体管内部的各电流成分如下图所示 从IE到IC 发生了两部分亏损 InE与Inr 要减小InE 就应使NE NB 要减小Inr 就应使WB LB 定义 发射结正偏 集电结零偏时的IC与IE之比 称为共基极直流短路电流放大系数 记为 即 定义 发射结正偏 集电结反偏时的IC与IE之比 称为共基极静态电流放大系数 记为hFB 即 定义 发射结正偏 集电结零偏时的IC与IB之比 称为共发射极直流短路电流放大系数 记为 即 定义 发射结正偏 集电结反偏时的IC与IB之比 称为共发射极静态电流放大系数 记为hFE 即 与hFB以及 与hFE在数值上几乎没有什么区别 但是若采用 与 的定义 则无论对 与 本身的推导还是对晶体管直流电流电压方程的推导 都要更方便一些 所以本书只讨论 与 根据晶体管端电流之间的关系 IB IE IC 及 与 的定义 可得 与 之间的关系为 对于一般的晶体管 0 950 0 995 20 20