半导体三极管（BJT）课件

半導體三極管（BJT）3.1.1BJT結構簡介三極管的構造核心：一塊有兩個相互聯繫的PN結單晶；示意圖如下

發射區發射極，用E或e表示（Emitter）發射結(Je)基極，用B或b表示（Base）集電極，用C或c表示（Collector）集電區基區

集電結(Jc)

兩種類型的三極管兩種BJT類型NPN型和PNP型及其符號3.1.1BJT簡介BJT製造工藝：合金法、擴散法按材料：矽三極管、鍺三極管按用途：高頻管、低頻管、功率管、開關管(國標)：國產三極管的命名方案3.1.1BJT簡介BJT的分類BJT的外形圖3.1.2BJT的電流分配與放大原理

結構特點：•發射區的摻雜濃度最高；•集電區摻雜濃度低於發射區，且面積大；•基區很薄，一般在幾個微米至幾十個微米，且摻雜濃度最低。管芯結構剖面圖三極管的放大原理歸結為外部條件：發射結正偏，集電結反偏內部機制：載流子傳輸

發射區：發射載流子（IE）基區：載流子複合（IB’）與擴散集電區：收集擴散載流子（InC）並存在反向漂移電流（ICBO）

載流子的傳輸過程3.1.2BJT的電流分配與放大原理1.內部載流子的傳輸過程以上看出，三極管內有兩種載流子(自由電子和空穴)都參與導電，故稱為雙極型三極管。或BJT(BipolarJunctionTransistor)。（以NPN為例）

載流子的傳輸過程通常inC

>>ICBO

為電流放大係數，與管子的結構尺寸和摻雜濃度有關，一般

=0.90.992.電流分配關係3.1.2BJT的電流分配與放大原理iC=inC+ICBOiB=iB’-ICBOiE=iB+iC（1）三個電極電流總關係

（2）基極電流傳輸係數

由

是另一個電流放大係數，同樣，它也與管子的結構尺寸和摻雜濃度有關。一般

>>1可得3.1.2BJT的電流分配與放大原理和所以（3）集電極電流放大係數

（3）共集電極接法，集電極作為公共電極，用CC表示;（2）共基極接法，基極作為公共電極，用CB表示。（1）共發射極接法，發射極作為公共電極，用CE表示；BJT的三種組態3.三極管的三種電路組態（原型電路）3.1.2BJT的電流分配與放大原理電壓增益（電壓放大倍數）電流增益互阻增益互導增益信號源負載3.放大作用簡釋

（1）模擬信號的放大（補1.2.1）3.1.2BJT的電流分配與放大原理若

vI

=20mV使當則電壓放大倍數IB

iE

=-1mA，

iC=iE=-0.98mA，

vO=-iC•

RL=0.98V，

=0.98時，（2）共基極放大3.1.2BJT的電流分配與放大原理RLecb1k

共基極放大電路VEEVCCVEBIEIC+-

vI+vEB

vO+-+iC+iEIB+

iB+-+-bceRL1k

共射極放大電路共射極放大電路VBBVCCVBEIBIEIC

vI+vBE

vO+-+iC+iE+iB

vI

=20mV

設若則電壓放大倍數

iB

=20uA

vO=-iC•

RL=-0.98V

=0.98使（3）共射極放大3.1.2BJT的電流分配與放大原理兩個條件（1）內部條件：發射區雜質濃度遠大於基區雜質濃度，且基區很薄。（2）外部條件：發射結正向偏置，集電結反向偏置。思考1：可否用兩個二極體相連構成一個三極管？思考2：可否將e和c交換使用思考2：外部條件對PNP管和NPN管各如何實現？IE=IB+ICIC=βIBIC=αIE綜上所述，三極管的放大作用，是依靠它的發射極電流能夠通過基區傳輸，然後到達集電極而實現的。3.1.2BJT的電流分配與放大原理一組公式+-bce共射放大電路VBBVCCvBEiCiB+-vCE

iB=f(vBE)

vCE=const(2)當VCE≥1V時，集電結進入反偏狀態（∵VCB=VCE–VBE>0）；集電結收集電子，使基區複合減少，達到相同的IB需要更大VBE，表現為特性曲線右移。這是正常使用狀態vCE

=0VvCE

=0VvCE

1V(1)當VCE=0V時，相當於C和E短接，表現為PN結的正向伏安特性曲線。1.共射電路輸入特性曲線3.1.3BJT的特性曲線①死區

②非線性區③線性區

(3)輸入特性曲線分為三個部分3.1.3BJT的特性曲線飽和區：特徵－IC明顯受VCE控制該區域內，一般VCE＜0.7V(矽管)。即處於發射結正偏，集電結正偏或反偏電壓很小。iC=f(vCE)

iB=const輸出特性曲線的三個區域截止區：特徵－IC接近零該區域相當iB=0的曲線下方。此時，發射結反偏或正偏電壓很小，集電結反偏。放大區：特徵－IC平行於VCE軸該區域內，曲線基本平行等距。此時，發射結正偏，集電結反偏。2.共射電路輸出

特性曲線3.1.3BJT的特性曲線(1)共發射極直流電流放大係數

=IC/IB

VCE=const1.電流放大係數

3.1.4BJT的主要參數

=

IC/

IB

vCE=const3.1.4BJT的主要參數(2)共發射極交流電流放大係數

=IC/IE

VCB=const

(4)共基極交流電流放大係數α

α=

IC/

IE

VCB=const當BJT工作於放大區時，≈

、≈

，可以不加區分。3.1.4BJT的主要參數(3)共基極直流電流放大係數

(2)集射間反向飽和電流ICEO

基極開路時，電晶體的穿透電流。

(1)集基間反向飽和電流ICBO

發射極開路時，集電結的反向飽和電流。

3.1.4BJT的主要參數2.極間反向電流ICEO=（1+）ICBO

ICEO

即輸出特性曲線IB=0那條曲線所對應的Y座標的數值。ICEO也稱為集電極發射極間穿透電流。3.1.4BJT的主要參數（3）穿透電流在特性曲線上表現(1)集電極最大允許電流ICM(2)集電極最大允許功率損耗PCM注意：任何時候電晶體功耗PC=ICVCE

3.極限參數3.1.4BJT的主要參數

V(BR)CBO——發射極開路時的集電結反向擊穿電壓

V(BR)EBO——集電極開路時發射結的反向擊穿電壓

V(BR)CEO——基極開路時集射間的擊穿電壓，它與穿透電流直接聯繫幾個擊穿電壓有如下關係

V(BR)CBO＞V(BR)CEO＞V(BR)EBObce