1.3 双极型晶体管

1 了解三极管的基本结构 熟悉其放大原理 2 掌握三极管电流分配关系 熟悉其输入 输出特性 1 3双极型晶体管 学习目标 1 三极管的电流分配关系和放大原理 2 三极管的输出特性曲线和基本参数 学习重点 一 晶体管的结构及类型 双极型晶体管又称晶体三极管 半导体三极管等 发射区 集电区 基区 三极管的结构特点 1 发射区的掺杂浓度 集电区掺杂浓度 2 基区要制造得很薄且浓度很低 半导体三极管由两个PN结构成 类型 NPN型和PNP型 c集电极 e发射极 b基极 集电结 Jc 发射结 Je 二 电流分配与放大原理 1 内部载流子的运动规律 以NPN管共射放大电路为例 Ec EB 放大状态 发射结正偏 集电结反偏 1 发射区向基区扩散自由电子 发射结正偏 多数载流子 自由电子 的扩散运动加强 发射区自由电子不断扩散到基区形成电流IEN 基区空穴扩散到发射区形成电流IEP 发射极电流 IE IEP IEN 由于基区掺杂浓度很低 空穴电流很小 IE IEN 发射结 Je 2 自由电子在基区扩散和复合 发射结自由电子浓度很高 继续向集电结方向扩散 扩散过程中 自由电子与空穴复合 电源VB的作用下 自由电子与空穴的复合运动不断进行 形成电流IBN 希望复合掉的自由电子越少越好 所以基区要做得薄 且掺杂浓度低 放大的内部条件 集电结 3 集电区收集从发射区扩散过来得自由电子 集电结反偏 内部电场加强 阻碍多数载流子的扩散运动 但可将发射区扩散到基区并到集电结边缘的自由电子拉到集电区 形成电流ICN 内电场加强 漂移运动加强 少数载流子的运动 形成电流ICBO 是构成IB与IC的一小部分 2 电流分配关系 3 晶体管的共射电流放大系数 静态 直流 当ui为零时 uI EB 动态 交流 1 令 u 0 即静态 定义共射直流电流放大系数 ICBO 发射极开路 集电结反向饱和电流 ICEO 基极开路 流过C E之间的穿透电流 2 令 u 0 即动态 定义共射交流电流放大系数 4 共基电流放大系数 定义共基直流电流放大系数 定义共基交流电流放大系数 三 晶体管的共射特性曲线 1 输入特性曲线 1 随着UCE增大 曲线右移 UCE 0时 相当于两个PN结并联 UCE越大 从发射区扩散到基区的自由电子与空穴复合的数量越少 故要获得同样得iB 就需加大uBE 2 当UCE 1V时 输入特性曲线重合 当UCE 1V时 集电结处于反向偏置 且内电场已足够大 基区比较薄 已经可以将从发射区扩散到基区的电子大部分拉入到集电区 3 存在一段死区 当发射结电压大于死区电压时 才会有电流iB 2 输出特性曲线 放大区 1 IB一定时 从发射区扩散到基区的电子数量大致一定 当UCE 1V时 电子绝大部分被拉到集电区 形成IC 所以UCE再增大 IC也无明显变化 恒流特性 2 IB增大 IC也增大 且IC增大的比IB多得多 电流放大作用 工作状态 放大 截止和饱和状态三种工作状态 1 放大区 线性区 iC与uCE无关 几乎仅仅受IB控制 发射结正偏 集电结反偏 2 截止区 IB 0曲线以下 uBE 0 5V晶体管截止 可靠截止uBE 0V 发射结反偏 集电结反偏 3 饱和区 uBE Uon 且uCE uBE 发射结正偏 集电结正偏 iB的变化对iC影响很小 不成正比 临界状态 uCE uBE 模拟电路 放大区数字电路 截止和饱和区 四 晶体管的主要参数 1 直流参数 1 共射直流电流放大系数 2 共基直流电流放大系数 3 极间反向电流 ICBO是发射极开路时集电结的反向饱和电流 ICEO是基极开路时集电极于发射极间的穿透电流 2 交流参数 1 共射交流电流放大系数 2 共基交流电流放大系数 3 特征频率fT 使 的数值下降到1的信号频率 3 极限参数 1 最大集电极耗散功率PCM U BR CEO ICM 2 最大集电极电流ICM 3 极间反向击穿电压 UCBO UCEO UEBO iC超过