双极型三极管ppt课件

双极型三极管(BJT)又称半导体三极管、晶体管，或简称为三极管。,(BipolarJunctionTransistor),三极管的外形如下图所示。,三极管有两种类型：NPN和PNP型。主要以NPN型为例进行讨论。,1,1.3.1晶体管的结构,常用的三极管的结构有硅平面管和锗合金管两种类型。,(a)平面型(NPN),(b)合金型(PNP),e发射极，b基极，c集电极。,2,平面型(NPN)三极管制作工艺,在N型硅片(集电区)氧化膜上刻一个窗口，将硼杂质进行扩散形成P型(基区)，再在P型区上刻窗口，将磷杂质进行扩散形成N型的发射区。引出三个电极即可。,合金型三极管制作工艺：在N型锗片(基区)两边各置一个铟球，加温铟被熔化并与N型锗接触，冷却后形成两个P型区，集电区接触面大，发射区掺杂浓度高。,3,(a)NPN型,集电区,集电结,基区,发射结,发射区,集电极c,基极b,发射极e,4,集电区,集电结,基区,发射结,发射区,集电极c,发射极e,基极b,5,1.3.2晶体管的电流放大原理,以NPN型晶体三极管为例讨论,晶体管若实现放大，必须从晶体管内部结构和外部所加电源的极性来保证。,不具备放大作用,6,晶体管内部结构要求：,1）发射区高掺杂。,2）基区做得很薄。通常只有几微米到几十微米，而且掺杂较少。,3）集电结面积大。,7,晶体管放大的外部条件：外加电源的极性应使发射结处于正向偏置状态，而集电结处于反向偏置状态。,8,1.三极管中载流子运动过程,（1）发射发射区的电子越过发射结扩散到基区，基区的空穴扩散到发射区形成发射极电流IE(基区多子数目较少，空穴电流可忽略)。,（2）复合和扩散电子到达基区，少数与空穴复合形成基极电流Ibn，复合掉的空穴由UBB补充。,多数电子在基区继续扩散，到达集电结的一侧。,9,1.三极管中载流子运动过程,（3）收集集电结反偏，有利于收集基区扩散过来的电子而形成集电极电流Icn。其能量来自外接电源UCC。,另外，集电区和基区的少子在外电场的作用下将进行漂移运动而形成反向饱和电流，用ICBO表示。,10,2.三极管的电流分配关系,IC=ICN+ICBO,IE=ICN+IBN+ICBO=IEN+IEP,IE=IC+IB,IB=IBN+IPE-ICBO,三个极的电流之间满足节点电流定律，即,11,3.晶体管电流放大系数,(1)直流电流放大系数,一般要求ICN在IE中占的比例尽量大。而二者之比称直流电流放大系数，即,一般可达0.950.99,为共基极直流放大系数,12,将(1)式代入IE=IC+IB得,13,上式中的后一项常用ICEO表示，ICEO称穿透电流。,当ICEO0时，这个电压有利于将发射区扩散到基区的电子收集到集电极。,uCEuBE，三极管处于放大状态。,*特性右移(因集电结开始吸引电子),uCE1时的输入特性具有实用意义。,*uCE1V，特性曲线重合。,19,2、输出特性,划分三个区：截止区、放大区和饱和区。,(1)截止区iB0的区域。,两个结都处于反向偏置。,iB=0时，iC=ICEO。硅管约等于1A，锗管约为几十几百微安。,20,(2)放大区：,条件：发射结正偏集电结反偏,特点：各条输出特性曲线比较平坦，近似为水平线，且等间隔。,集电极电流和基极电流体现放大作用，即,对NPN管uBE0，uBC0uBC0。,特点：iC基本上不随iB而变化，在饱和区三极管失去放大作用。iCiB。,当uCE=uBE，即uCB=0时，称临界饱和，uCEuBE时称为过饱和。,饱和管压降UCES0.4V(硅管)，UCES0.2V(锗管),2、输出特性,22,1.3.4晶体管的主要参数,三极管的连接方式,23,(2)共射直流电流放大系数,忽略穿透电流ICEO时，,(1)共基直流电流放大系数,忽略反向饱和电流ICBO时，,1、直流参数,是表征管子在直流电压作用下的参数。有以下几个：,24,(3)集电极和基极之间的反向饱和电流ICBO,(4)集电极和发射极之间的反向饱和电流ICEO,(a)ICBO测量电路,(b)ICEO测量电路,小功率锗管ICBO约为几微安；硅管的ICBO小，有的为纳安数量级。,当b开路时，c和e之间的电流。,值愈大，则该管的ICEO也愈大。,25,(1)共射电流放大系数,(1)共基电流放大系数,和这两个参数不是独立的，而是互相联系，关系为：,2.交流参数,交流参数是交流条件下起作用的参数，它反映三极管对动态信号的性能指标。,26,3、极限参数,(1)集电极最大允许电流ICM,当iC过大时，三极管的值要减小。在iC=ICM时，值下降到额定值的三分之二。,(2)集电极最大允许耗散功率PCM,将iC与uCE乘积等于规定的PCM值各点连接起来，可得一条双曲线。,iCuCEPCM为过损耗区,27,(3)极间反向击穿电压,外加在三极管各电极之间的最大允许反向电压。,U(BR)CEO：基极开路时，集电极和发射极之间的反向击穿电压。,U(BR)CBO：发射极开路时，集电极和基极之间的反向击穿电压。,安全工作区同时要受PCM、ICM和U(BR)CEO限制。,28,1.3.5PNP型三极管,放大原理与NPN型基本相同，但为了保证发射结正偏，集电结反偏，外加电源的极性与NPN正好相反。,29,PNP三极管电流和电压实际方向。,PN