模拟电子技术课程要点(03a ).doc

模拟电子技术课程要点（3）1.3 晶体三极管1.3.1晶体管的结构及类型 晶体管是用一定的工艺，在同一块半导体材料上形成具有不同掺杂类型和浓度的三个区域而制成的。这三个区分别叫发射区、基区、集电区。每个区都有一根引出线，分别叫发射极、基极、集电极。三个区之间形成两个结，分别为发射结和集电结。此外，根据掺杂方式的不同，可以组成两种不同类型的晶体管：即型管和型管。 重要注意点: ( 1 )晶体管的三个区在结构尺寸和掺杂浓度上有很大的不同，位于中间的基区必须做得很薄且掺杂浓度最低；而位于两侧的两个掺杂区，虽然类型相同但发射区的掺杂浓度要远大于集电区。这些差别是形成晶体管并使之能够正常工作的基本条件。 ( 2 )晶体管的电路符号。其中：型管的发射极箭头向外，而型管的的发射极箭头向内。图1.3.2（c）1.3.2晶体管的电流放大作用（以型晶体管为例）一、晶体管内部载流子的运动 工作电源的极性要求：对NPN管来说，（ 对PNP管来说 ）。 1、发射结加正向电压，扩散运动形成发射极电流 ，发射结加正向电压，故发射区向基区注入大量电子（对应的电流为），但由于基区的掺杂浓度远低于发射区，所以基区向发射极扩散的空穴电流很小，因此总电流以为主。2、扩散到基区的自由电子与空穴的复合运动形成基极电流 由于基区很薄和掺杂浓度极低，因此，进入基区的电子中只有极小部分能与基区中的空穴复合而形成基极电流。 2、集电结加反向电压，漂移运动形成集电极电流 由于集电结反偏( )，所以进入基区的绝大部分电子将被反向偏置的集电结电场吸引而到达集电区形成集电极电流。 二、晶体管的电流分配关系 晶体管中的电流，除了、,以外，还应考虑在集电结反向电压作用下，由基区的少子电子和集电区少子空穴所形成的漂移电流（这个电流叫做“集电结反向饱和电流”，用表示）的影响。这样，综合图1.3.4可得 (1.3.1) 集电极电流为； (1.3.2) 基极电流为 (1.3.3) 可将晶体管看作电路中的一个结点，则根据结点电流定律， 从外部看其电流关系为 (1.3.4)三、晶体管的共射电流放大系数 一个结构尺寸和掺杂浓度已确定的晶体管，在正常的工作条件下，其集电区收集的电子数在发射区发射的总电子数中所占比例是一定的。在实际的应用中，将晶体管内电流与之比称为共射直流电流放大系数 整理后可得 (1.3.5)式中为穿透电流。般情况下， ，所以有 (1.3 .6) 注意：必须很好地理解公式的物理概念，可以这样来理解上述两个电流比例公式 - 在晶体管的b区每复合一个载流子，就有个载流子被c区收集。 (1.3 .7) 上述的分析是建立在纯直流工作状态下完成的，然而晶体管的工作过程不仅有直流信号作用，还有交流动态信号的作用，相关研究表明，这两者之间不仅在概念上有区别，而且在分析方法上也不同。有关内容将在后续课程中学习。在本节内容中，先了解关于交流放大系数的概念。定义：晶体管的集电极电流的动态变化量与基极电流的动态变化量之比为共射交流电流放大系数 (1.3.8) 在实际的工程应用中 (1.3.9) 四、晶体管的共基电流放大系数 输入回路与输出回路的公共端在晶体管的基极的接法叫“共基极接法”，其控制特点是用的变化去控制的变化。 即 式中 叫做“共基直流电流放大系数” (1.3.10) (1.3.11) 对于硅晶体管，很小可忽略，这样 同样定义晶体管的集电极电流的动态变化量与射极电流的动态变化量之比为共基交流电流放大系数 ( 1.3.12 ) 1.3.3 晶体管的共射特性曲线(本小节学习要点提示：应在理解物理概念的基础上来理解其特性曲线的形状，并注意参变量对曲线的影响)一、输入特性曲线可表示为 ： (1.3.13) 式中，为参变量。对应不同的，就有不同的。() 此时晶体管的极和极短接，因此，其输入特性曲线和二极管的伏安特性曲线相同（图1.3.5）。（）常数 此时输入特性曲线将右移到（图1.3.5）中曲线的位置。（） 输入特性曲线继续右移，但移动量不大。 二、输出特性曲线 可表示为 ： (1.3.14) 式中，是参变量。对应于不同的，也有一族输出特性曲线（） 截止区 的曲线以下的区域叫做“截止工作区”。其特点是晶体管的结和结都处于反向偏置状态，。（） 放大区 特性曲线族上和以上的区域称为放大区。从该区域内的特性曲线可看出其一些特性： (）每一条输出特性曲线都有一段几乎是水平的部分。这表明，在的一定范围内，集电极电流与无关，而只取决于的值，即实现了用的变化去控制的变化。 (）从的曲线可以看出晶体管穿透电流的大小。 (）可估算晶体管的“共射直流电流放大系数”，以及根据两条曲线所对应的和的差值，计算出其“共射交流电流放大系数” (1.3.8)（） 饱和区 和的区域是晶体管的“饱和工作区”。其特点是 (）随的增大而增大。 (）的值不与成比例。 (）晶体管的极和极之间只有数值很小的电压，叫做“饱和电压”（用符号表示）。其数值对小功率晶体管约为0.2 0.3V，大功率晶体管在1V以上。1.3.4 晶体管的主要参数 一、直流参数 二、交流参数 三、极限参数1. 3 . 5温度对晶体管特性及参数的影响一、温度对的影响 二、对输入曲线的影响当温度升高时，输入特性曲线将向左移。也就是说，在不变的情况下，随着温度的上升，其值将下降 (温度数约为)。 三、对输出特性的影响 1、当温度升高时，由于和随着温度的升高