半导体三极管PPT

1、1第三节 半导体三极管2一、三极一、三极管的结构管的结构与分类与分类NPN NPN 型型PNP PNP 型型ECBECB1 1晶体管的电流放大原理晶体管的电流放大原理3 结构特点：结构特点： 发射区的掺杂浓度最高；发射区的掺杂浓度最高； 集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大； 基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。掺杂浓度最低。管芯结构剖面图管芯结构剖面图42 2三极管的外形结构三极管的外形结构53 3三极管的电流分配与放大作用三极管的电流分配与放大作用UBBRBUCCRC晶体管实现电流放大作用的晶体管实

2、现电流放大作用的发射结正偏、集电结反偏发射结正偏、集电结反偏共射极放大电路共射极放大电路EBRBBECECRC PNP ：VCVBVBVE6U UCCCCR RC CU UBBBBR RB BI IE EI IC CI IB B三极管内部载流子的传输过程三极管内部载流子的传输过程1. 1. 发射区向基区注入电子的过程发射区向基区注入电子的过程2. 2. 电子在基区的扩散和复合过程电子在基区的扩散和复合过程3. 3. 集电区收集电子的过程集电区收集电子的过程I IC CI IB B7U UCCCCR RC CU UBBBBR RB Ba. a. 发射区向基区扩散电子发射区向基区扩散电子, ,形成

3、发射极电流形成发射极电流I IE Eb. b. 基区向发射区扩散空穴基区向发射区扩散空穴, ,形成空穴电流形成空穴电流I IC CI IB BI IE E因为发射区的掺因为发射区的掺杂浓度远大于基杂浓度远大于基区浓度，区浓度，空穴电空穴电流可忽略不记。流可忽略不记。8U UCCCCR RC CU UBBBBR RB BI IC CI IB BI IE Ec. c. 基区电子的扩散和复合基区电子的扩散和复合, ,形成形成I IB B9U UCCCCR RC CU UBBBBR RB BI IC CI IB BI IE Ed. d. 集电区收集从发射区扩散过来的电子集电区收集从发射区扩散过来的电子

4、, ,形成发形成发射极电流射极电流I IC Ce. e. 集电区、基区少子相互漂移集电区、基区少子相互漂移I ICBOCBO少子漂移形成反少子漂移形成反向饱和电流向饱和电流ICBO集电区少子空集电区少子空穴向基区漂移穴向基区漂移基区少子电子基区少子电子向集电区漂移向集电区漂移少子漂移形成反少子漂移形成反向饱和电流向饱和电流I ICBOCBO集电区少子空集电区少子空穴向基区漂移穴向基区漂移基区少子电子基区少子电子向集电区漂移向集电区漂移10晶体管的电流分配关系动画演示晶体管的电流分配关系动画演示11 由于发射结处正偏，发射区的多数载流子自由电子将不由于发射结处正偏，发射区的多数载流子自由电子将不

5、断扩散到基区，并不断从电源补充进电子，形成发射极电断扩散到基区，并不断从电源补充进电子，形成发射极电流流I IE E。 由于基区很薄，且多数载流子浓度又很低，所以从发射极由于基区很薄，且多数载流子浓度又很低，所以从发射极扩散过来的电子只有很少一部分和基区的空穴相复合形成基扩散过来的电子只有很少一部分和基区的空穴相复合形成基极电流极电流I IB B，剩下的绝大部分电子则都扩散到了集电结边缘。，剩下的绝大部分电子则都扩散到了集电结边缘。 集电结由于反偏，可将从发射区扩散到基区并到达集电集电结由于反偏，可将从发射区扩散到基区并到达集电区边缘的电子拉入集电区，从而形成较大的集电极电流区边缘的电子拉入集

6、电区，从而形成较大的集电极电流I IC C。只要三极管符合基区很薄、低掺杂，发射区高掺杂，只要三极管符合基区很薄、低掺杂，发射区高掺杂，发射结面积远小于集电结面积的发射结面积远小于集电结面积的内部条件内部条件，再加上发，再加上发射结正偏、集电结反偏的射结正偏、集电结反偏的外部条件外部条件，三极管就具有了，三极管就具有了放大电流的能力。放大电流的能力。3. 集电区收集电子的过程集电区收集电子的过程1. 发射区向基区扩散电子的过程发射区向基区扩散电子的过程2. 电子在基区的扩散和复合过程电子在基区的扩散和复合过程12IB(mA) IC(mA) IE(mA)00.020.040.06 0.080.1

7、00.0010.701.502.303.103.951V1V的特的特性曲线性曲线18(2) (2) 输出特性曲线输出特性曲线先把先把IB调到调到某一固定值某一固定值保持不变。保持不变。 当输入回路电流当输入回路电流I IB B一定时，输出回路中的电流一定时，输出回路中的电流I IC C与管子输出端电压与管子输出端电压U UCECE 之间的关系曲线称为输出特性之间的关系曲线称为输出特性。然后调节然后调节UCC使使UCE从从0增增大，观察毫安表中大，观察毫安表中IC的变的变化并记录下来。化并记录下来。UCEUBBUCCRCRBICIBUBEmA AIE 根据记录可给出根据记录可给出I IC C随随

8、U UCECE变化的伏安特性曲线，此曲变化的伏安特性曲线，此曲线就是三极管的线就是三极管的输出特性输出特性曲曲线。线。IBUCE / VIC /mA0() |BCCEIIf U常数19UBBUCCRCRBICIBUBEmA AIE再调节再调节IB至至另一稍小的另一稍小的固定值上保固定值上保持不变。持不变。仍然调节仍然调节UCC使使UCE从从0增增大，继续观察毫安表中大，继续观察毫安表中IC的变化并记录下来。的变化并记录下来。UCEUCE / VIC /mA0IBIB1IB2IB3IB=0输出曲线开始部分很输出曲线开始部分很陡，说明陡，说明IC随随UCE的增的增加而急剧增大。加而急剧增大。当当U

9、CE增至一定数值时增至一定数值时(一般小于一般小于1V)，输出特性曲线变得平坦，表明，输出特性曲线变得平坦，表明IC基基本上不再随本上不再随UCE而变化。而变化。20 当当I IB B一定时，从发射区一定时，从发射区扩散到基区的电子数大致扩散到基区的电子数大致一定。当一定。当U UCECE超过超过1V1V以后，以后，集电极电流集电极电流I IC C基本不变，基本不变，体现出体现出恒流特性恒流特性。UCE / VIC /mA020 AIB=040 A60 AIB=100 A80 A43211.52.3 当当I IB B增大时，相应增大时，相应I IC C也也增大，输出特性曲线上移，增大，输出特性

10、曲线上移， 且且I IC C增大的幅度比对应增大的幅度比对应I IB B大得多。这一点正是三极大得多。这一点正是三极管的管的电流放大作用电流放大作用。从输出特性曲线可求出三极管的电流放大从输出特性曲线可求出三极管的电流放大系数系数：IB=40 AIC21UCE / VIC /mA020 AIB=040 A60 AIB=100 A80 A43211.52.3输出特性曲线上一般可分为三个区：输出特性曲线上一般可分为三个区：饱和区饱和区。当。当发射结和集发射结和集电结均为正向偏置电结均为正向偏置时，时，三极管处于饱和状态。三极管处于饱和状态。IC不受不受IB控制，只受控制，只受UCE（UCE I I

11、CMCM时，晶体管不一定烧时，晶体管不一定烧损，但损，但值明显下降。值明显下降。 集电极最大允许功耗集电极最大允许功耗P PCMCMCMP三极管上的功三极管上的功耗超过耗超过P PCMCM，管，管子将损坏。子将损坏。 ：集电结允许损耗功率的最大值。：集电结允许损耗功率的最大值。361. 1. 温度升高，输入特性曲线温度升高，输入特性曲线向左移。向左移。温度每升高温度每升高 1010 C C，I ICBOCBO 约增大约增大 1 1 倍。倍。BEuBiO OT T2 2 T T1 1三极管的温度特性三极管的温度特性温度每升高温度每升高 1 1 C C，U UBEBE (2 (2 2.5) mV

12、2.5) mV。37(1) (1) 温度对温度对 的影响的影响 温度升高，电流放大系数温度升高，电流放大系数 值增大，使输出特性曲线之值增大，使输出特性曲线之间的间隔变宽，从而使集电极电流间的间隔变宽，从而使集电极电流I IC C增加。增加。(2) (2) 温度对温度对I ICBOCBO的影响的影响 温度升高，温度升高， I ICBOCBO按指数规律增大，使集电极电流按指数规律增大，使集电极电流I IC C增增加。加。CBCEOIIIBEuBiO OT T2 2 T T1 1382. 2. 温度升高，输出特性曲线温度升高，输出特性曲线向上移。向上移。温度每升高温度每升高 1 1 C C， (0

13、.5 (0.5 1)% 1)%。输出特性曲线间距增大输出特性曲线间距增大综合，综合，温度升高时温度升高时，由于，由于I ICEOCEO、 增大，且输入增大，且输入特性左移，所以导致特性左移，所以导致集电极电流集电极电流i iC C增大增大。iCuCE T1iB = 0T2 iB = 0iB = 0O39 半导体三极管的型号半导体三极管的型号（补充）（补充）国家标准对半导体三极管的命名如下： 3 D G 110 B 用字母表示同一型号中的不同规格 用数字表示同种器件型号的序号 用字母表示器件的种类 用字母表示材料 三极管 第二位：A表示锗PNP管、B表示锗NPN管、C表示硅PNP管、D表示硅NP

14、N管 第三位：X表示低频小功率管、D表示低频大功率管、G表示高频小功率管、A表示高频小功率管、K表示开关管。40 三极管的选用原则与使用注意事项三极管的选用原则与使用注意事项 所加电压极性必须正确所加电压极性必须正确 电路在工作中，均须防止三极管的电流、电压超出最大电路在工作中，均须防止三极管的电流、电压超出最大 极限值，不得有两项或两项以上参数同时达到极限值，极限值，不得有两项或两项以上参数同时达到极限值， 管子必须工作在安全区，还需注意满足规定的散热要求。管子必须工作在安全区，还需注意满足规定的散热要求。 同型号的管子，应选反向电流小的；其同型号的管子，应选反向电流小的；其 值一般选在几十值一般选在几十 到一百之间。到一百之间。 只要