md04-半导体三极管课件

1、第4次课 半导体三极管主要内容三极管的结构三极管的放大作用和载流子的运动三极管的特性曲线三极管的主要特性及应用三极管的主要参数基本要求了解三极管的结构特点理解三极管的电流放大作用掌握三极管的输出特性曲线及其三个工作区理解三极管的电流分配关系掌握三极管的主要特性及应用了解三极管的主要参数重点难点第4次课 半导体三极管主要内容半导体三极管别称双极结型三极管（BJT）、双极型三极管、晶体管、三极管分类按结构分NPN型PNP型按材料分硅三极管锗三极管按功率大小分 大功率管小功率管按工作频率分高频管低频管集电极半导体三极管别称双极结型三极管（BJT）、双极型三极管、一、三极管的结构常用的三极管的结构有硅

2、平面管和锗合金管两种类型。(a) 平面型(NPN)(b) 合金型(PNP)NecNPb二氧化硅becPNPe 发射极 b基极 c 集电极一、三极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制作工艺在N 型硅片(集电区)的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（发射区）；引出三个电极即可。问题各区掺杂浓度的差异？各区厚度的差异？PN 结面积的差异？一、三极管的结构NcSiO2b硼杂质扩散e磷杂质扩散磷杂质扩散磷杂质扩散硼杂质扩散硼杂质扩散PNN 型半导体P 型半导体制作工艺一、三极管的结构NcSiO2b硼杂质扩散e磷杂质扩

3、散ecb集电区集电结基区发射结发射区集电极 c基极 b发射极 eNNP一、三极管的结构结构示意图（NPN 型）结构三区三极两结结构特点基区很薄发射区高掺杂集电结面积大符号箭头方向表示发射结正偏时电流方向问题发射极和集电极可否互换？结构特点与功能的关系？ecb集电区集电结基区发射结发射区集电极 c基极 b发射极 结构示意图（PNP 型）一、三极管的结构集电区集电结基区发射结发射区集电极 c发射极 e基极 bcbe符号NNPPN结构示意图（PNP 型）一、三极管的结构集电区集电结基区发射一、三极管的结构外形为什么有孔？ 集电极一、三极管的结构外形为什么有孔？ 集电极二、三极管的放大作用和载流子的运

4、动三极管实现放大所需条件三极管中载流子的运动三极管的电流分配关系二、三极管的放大作用和载流子的运动三极管实现放大所需条件1、三极管实现放大所需条件cNNPebbec三极管中的两个PN结三极管可以看成两个背靠背的二极管；将三极管接成二极管使用;表面看，三极管不具备放大作用。三极管实现放大所需条件内部结构条件外部条件发射结正偏集电结反偏外部条件具体化NPN 管： UCUB UEPNP 管： UCUB UE1、三极管实现放大所需条件cNNPebbec三极管中的两个PbecRcRbI EIB2、三极管中载流子的运动发射 发射结正偏，发射区的电子越过发射结到达基区，基区的空穴扩散到发射区形成发射极电流I

5、E (基区多子数目较少，空穴电流可忽略)。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VBB 补充。多数电子在基区继续扩散，到达集电结的一侧。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VCC 。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。I CICBObecRcRbI EIB2、三极管中载流子的运动发射I CIbeceRcRbIEpICBOIEICIBIEnIBnICn3、三极管的电流分配关系IC = ICn + ICBO IE = ICn + IBn + IEp = IEn+

6、IEp 一般要求ICn 在IE 中占的比例尽量大，而二者之比称共基直流电流放大系数，即一般可达 0.95 0.99beceRcRbIEpICBOIEICIBIEnIBnICn三个极的电流之间满足节点电流定律，即得其中共射直流电流放大系数 可将其忽略，则 CCBO II时，当3、三极管的电流分配关系 IC = ICn + ICBO IE = ICn +IBn+IEp=IEn+IEp整理化简，得三个极的电流之间满足节点电流定律，即得其中共射直流电流放大系上式中的后一项常用 ICEO 表示，ICEO 称穿透电流。当 ICEO 0 有利于将发射区扩散到基区的电子收集到集电极基区电子和空穴的复合减少输入

7、特性曲线 右移UCE1V时的输入特性曲线重合OiB/A1、输入特性UCE0 时的输入特性曲线OiB/A2、输出特性NPN 三极管的输出特性曲线截止区饱和区截止区工作条件发射结反偏集电结反偏工作模式截止模式 IB 0 IC 0等效电路模型 三极管输出端近似开关断开ecbiC / mAuCE /V100 A80A60 A40 A20 AiB = 0O 5 10 154321放大区2、输出特性NPN 三极管的输出特性曲线截止区饱和区截止区e2、输出特性NPN 三极管的输出特性曲线iC / mAuCE /V100 A80A60 A40 A20 AiB = 0O 5 10 154321放大区工作条件发射

8、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；等间隔；具有电流放大作用。等效电路模型受控电流源受基极电流控制电流控制型器件ecb2、输出特性NPN 三极管的输出特性曲线iC / mAuCE2、输出特性NPN 三极管的输出特性曲线饱和区工作条件发射结正偏集电结正偏特点IC 基本上不随 IB 而变化；失去电流放大作用； I C IB等效电路模型 0.20.3V恒压源近似看成开关闭合iC / mAuCE /V100 A80A60 A40 A20 AiB = 0O 5 10 154321ecb2、输出特性NPN 三极管的输出特性曲线饱和区iC / mA四、三极管的主要特性及应用开关特性开

9、关特性发射结、集电结都反偏，三极管截止，相当于开关断开发射结、集电结都正偏，三极管饱和，相当于开关闭合应用：开关器件放大特性放大特性发射结正偏、集电结反偏当基极电流有一个微小变化，相应的集电极电流有较大变化。应用：放大器件恒流特性恒流特性：在放大区，若iB不变，则iC不随uCE的变化而变化。应用：恒流源温度特性四、三极管的主要特性及应用开关特性温度特性温度对参数的影响温度对ICBO的影响温度每升高10，ICBO约增加一倍。 温度对 的影响温度每升高1， 值约增大0.5%1%。温度对反向击穿电压V(BR)CBO、V(BR)CEO的影响 提高温度对输出特性曲线的影响水平上移间距有所增大应用：温度补

10、偿三极管四、三极管的主要特性及应用温度特性四、三极管的主要特性及应用电流放大系数反向饱和电流极限参数五、三极管的主要参数电流放大系数五、三极管的主要参数1）共射电流放大系数 2）共射直流电流放大系数忽略穿透电流 ICEO 时，3）共基电流放大系数 4）共基直流电流放大系数忽略反向饱和电流 ICBO 时， 和 这两个参数不是独立的，而是互相联系，关系为：1、电流放大系数表征管子放大作用的参数。1）共射电流放大系数 2）共射直流电流放大系数忽略穿透电流2、反向饱和电流ICBOcebAICEOAceb值愈大，则该管的 ICEO 也愈大。集电极和基极之间的反向饱和电流 ICBO测量电路大小小功率锗管几微安硅管纳安量级集电极和发射极之间的反向饱和电流 ICEO当 b 开路时， c 和 e 之间的电流测量电路反向饱和电流间的关系2、反向饱和电流ICBOcebAICEOAceb值愈大，PCM = ICUCE3、极限参数集电极最大允许电流 ICM集电极最大允许耗散