三极管工作原理PPT课件

01N型半导体与P型半导体 02PN结 03三极管的工作原理 半导体器件是由硅元素构成的 硅原子最外层有4个电子其原子结构如下图所示 第一节N型导体与P型半导体 1 1本征半导体 当硅原子组成硅单质时 最外层的电子互相结合 在每个原子核周围形成四对共价键 此时所有的电子都被牢牢束缚在原子核周围 不能移动 所以硅单质是不导电的我们把这种完全纯净的 具有晶体结构的半导体 称为本征半导体 共价健 第一节N型半导体和P型半导体 1 2N型半导体 在本征半导体中掺入微量的磷元素的半导体成为N型半导体 磷元素最外层有五个电子 在形成共价键之后还多出一个电子 这个电子很容易摆脱原子核的束缚 形成自由移动的载流子 从而让半导体导电 磷原子 失去一个电子变为正离子 在N型半导体中自由电子是多数载流子 空穴是少数载流子 第一节N型半导体和P型半导体 1 3P型半导体 在本征半导体中掺入微量的硼元素的半导体成为P型半导体 硼元素最外层只有三个电子 在形成共价键之后少了一个电子 形成一个空穴 可以吸引临近的电子填补到这个空穴之中 形成电流 从而让半导体导电 在P型半导体中空穴是多数载流子 电子是少数载流子 硼原子 接受一个电子变为负离子 空穴 01N型半导体与P型半导体 02PN结 03三极的管工作原理 第二节PN结 2 1PN结的形成 多子的扩散运动 浓度差 P型半导体 N型半导体 内电场越强 漂移运动越强 而漂移使空间电荷区变薄 扩散和漂移这一对相反的运动最终达到动态平衡 空间电荷区的厚度固定不变 形成空间电荷区 把P型半导体和N型半导体放在一起就形成了一个PN结 因两端的浓度差 N区中的多子电子扩散到P区 与P区中的空穴复合 在交界面形成一个空间电荷区 随着空间电荷区的形成 在PN结内部形成了一个从N指向P的内电场 在内电作用下N区的少子空穴向P区漂移 P区少子电子向N区漂移 第二节PN结 2 2PN结正向偏置 IF 当在PN结两端加上一个正向偏置电压时 内电场被削弱 空间电荷区变薄 扩散运动增强 当正偏电压大于0 7伏时 空间电荷区消失 PN结处于导通状态 第二节PN结 2 3PN结反向偏置 当在PN结两端加上一个反偏置电压时 内电场被增强 空间电荷区变厚 漂移运动增强 形成了一个由少子移动而形成的漂移电流IR 但因为PN结中的少子很少 所以这个IR十分微弱 约等于0 此时PN结截止 视同为一个断开的开关 第二节PN结 2 3PN结反向偏置 当在PN结两端加上一个反偏置电压时 内电场被增强 空间电荷区变厚 漂移运动增强 形成了一个由少子移动而形成的漂移电流IR 但因为PN结中的少子很少 所以这个IR十分微弱 约等于0 此时PN结截止 视同为一个断开的开关 PN结变宽 IR 01N型半导体与P型半导体 02PN结 03三极管的工作原理 第三节三极管的工作原理 3 1三极管的结构 三极 基极 集电极 发射极两结 集电结 发射结三区 饱和区 截止区 放大区 基区 最薄 掺杂浓度最低 发射区 掺杂浓度最高 发射结 集电结 集电区 面积最大 第三节三极管的工作原理 3 2三极管的工作电路 集电结反偏 VBVE 第三节三极管的工作原理 基区空穴向发射区的扩散可忽略 发射结正偏 发射区电子不断向基区扩散 形成发射极电流IE 进入P区的电子少部分与基区的空穴复合 形成电流IBE 多数扩散到集电结 从基区扩散来的电子作为集电结的少子 漂移进入集电结而被收集 形成ICE 集电结反偏 有少子形成的反向电流ICBO 第三节三极管的工作原理 三级管工作在放大区时 基极电流IB微小的变化能够引起集电极电流IC较大变化的特性称之为晶体管的电流放大作用 IC与IB之间的关系可以描述为IC IB 的值在三极管被生产出来之后就确定了 其范围一般为50 200 三极管的实质是用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化 是CCCS器件 第三节三极管的工作原理 可以把三极管想象成一个水龙头 B极是水龙头的开关 而IC就是流出的水 随着空间电荷区的形成