5.1-双极结型晶体管解析课件

1、第 5 章 双极结型晶体管 5.1 双极结型晶体管基础 PN 结正向电流的来源是多子，所以正向电流很大；反向电流的来源是少子，所以反向电流很小。如果给反偏 PN 结提供大量少子，就能使反向电流提高。给反偏 PN 结提供少子的方法之一是在其附近制作一个正偏 PN 结，使正偏 PN 结注入的少子来不及复合就被反偏 PN 结收集而形成很大的反向电流。反向电流的大小取决于正偏 PN 结偏压的大小。通过改变正偏 PN 结的偏压来控制其附近反偏 PN 结的电流的方法称为 双极晶体管效应，由此发明的双极结型晶体管获得了诺贝尔物理奖。 美国贝尔实验室发明的世界上第一支锗点接触式双极型晶体管。随后出现了结型双极

2、型晶体管。 双极型晶体管有两种基本结构：PNP 型和 NPN 型，其结构示意图和在电路图中的符号如下。NNNPPPEEEEBBBBCCCC5.1.1 双极结型晶体管的结构 双极结型晶体管 ( Bipolar Junction Transistor) 简称为双极型晶体管，或晶体管。 均匀基区晶体管：基区掺杂为均匀分布。少子在基区主要作扩散运动，又称为 扩散晶体管。 缓变基区晶体管：基区掺杂近似为指数分布，少子在基区主要作漂移运动，又称为 漂移晶体管。PN+N0 xjcxjeNE(x)NB(x)NCx0 xjcxje 加在各 PN 结上的电压为PNP 管，NPN 管， 根据两个结上电压的正负，晶体

3、管有 4 种工作状态，E 结 工作状态放大状态，用于模拟电路饱和状态，用于数字电路截止状态，用于数字电路倒向放大状态C 结 5.1.2 偏压与工作状态 均匀基区晶体管在 4 种工作状态下的少子分布图放大状态：饱和状态：截止状态：倒向放大状态： 5.1.3 少子浓度分布与能带图 均匀基区 NPN 晶体管在平衡状态下的能带图ECEFEVNNP 均匀基区 NPN 晶体管在 4 种工作状态下的能带图放大状态：饱和状态：截止状态：倒向放大状态： 5.1.4 晶体管的放大作用 晶体管放大电路有两种基本类型：共基极接法 与 共发射极接法 。BECBPNPNENBNCIEIBICECBNPIEIBPENENB

4、NCIC 为了理解晶体管中的电流变化情况，先复习一下 PN 结中的正向电流。VP区N区0 以 PNP 管为例。忽略势垒区产生复合电流， 处于放大状态的晶体管内部的各电流成分如下图所示， 从 IE 到 IC ，发生了两部分亏损：InE 与 Inr 。 要减小 InE ，就应使 NE NB ； 要减小 Inr ，就应使 WB LB 。 定义：发射结正偏，集电结零偏时的 IC 与 IE 之比，称为共基极直流短路电流放大系数，记为 ，即： 定义：发射结正偏，集电结反偏时的 IC 与 IE 之比，称为共基极静态电流放大系数，记为 hFB ，即： 定义：发射结正偏，集电结零偏时的 IC 与 IB 之比，称为共发射极直流短路电流放大系数，记为 ，即： 定义：发射结正偏，集电结反偏时的 IC 与 IB 之比，称为共发射极静态电流放大系数，记为 hFE ，即： 与 hFB以及 与 hFE 在数值上几乎没有什么区别，但是若采用 与 的定义，则无论对 与 本身的推导还是对晶体管直流电流电压方程的推导，都要更方便一些，所以本书只讨论 与 。 根据晶体管端电流之间的关系：IB = IE - I C ，及 与 的定义，可得 与 之间的关系为 对于一般的晶体管， = 0.950 0.995 ， = 20 200