1双极性晶体管的结构及类型

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,1.,双极性晶体管的结构及类型,双极性晶体管的结构如图,1.3.1,所示。,它有两种类型,:,NPN,型和,PNP,型。,图,1.3.1,三极管结构示意图,发射极,Emitter,基极,Base,集电极,Collector,结构特点,：（,1,）,基区很薄，且掺杂浓度很低；,（,2,）发射区的掺杂浓度远大于基区和集电区的掺杂浓度；,（,3,）集电结的结面积很大。,上述结构特点构成了,晶体管具有放大作用的内部条件,。,图,1.3.2,三极管外形图,双极性晶体管的常见外形图如图,1.3.2,所示。,2.,晶体管的电流放大作用,（,1,）,晶体管具有放大作用的外部条件,发射结正偏，集电结反偏。对于,NPN,管，,V,C,V,B,V,E,；,对于,PNP,管，,V,E,V,B,V,C,。,（,2,）,晶体管内部载流子的运动（如,图,1.3.3,所示）,发射区：发射载流子；集电区：收集载流子；基区：传送和控制载流子,以上看出，三极管内有两种载流子,(,自由电子和空穴,),参与导电，故称为双极型三极管。或,BJT,(Bipolar Junction Transistor),。,Home,（,3,）,晶体管的电流分配关系,根据传输过程可知,I,C,=,I,nC,+,I,CBO,I,B,=,I,B,-,I,CBO,通常,I,C,I,CBO,I,E,=,I,B,+,I,C,为共基,直流,电流放大系数，,它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关,。一般,=0.90.99,图,1.3.4,晶体管的电流分配关系,根据,I,E,=,I,B,+,I,C,I,C,=,I,nC,+,I,CBO,且令,I,CEO,=(1+,),I,CBO,（穿透电流）,是,共射直流,电流放大系数，,同样，它也只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。,一般,当输入为变化量（动态量）时，相应的电流放大倍数为交流电流放大倍数：,3.,晶体管的共射特性曲线,（,1,）,输入特性曲线,i,B,=,f,(,v,BE,),v,CE,=const,(b),当,v,CE,1V,时，,v,CB,=,v,CE,-,v,BE,0,，,集电结已进入反偏状态，开始收集电子，基区复合减少，同样的,v,BE,下,I,B,减小，特性曲线右移。,(a),当,v,CE,=0V,时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。,v,CE,=0V,v,CE,1V,图1.3.6,+,-,b,c,e,共射极放大电路,V,BB,V,CC,v,BE,i,C,i,B,+,-,v,CE,R,b,R,c,图1.3.5,（,2,）,输出特性曲线,（图,1.3.7,）,饱和区：,i,C,明显受,v,CE,控制，该区域内，,v,CE,=,V,CES,0.7V(,硅管,),。此时，,发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小,。,i,C,=,f,(,v,CE,),i,B,=const,输出特性曲线的三个区域,:,截止区：,i,C,接近零的区域，相当,i,B,=0,的曲线的下方。此时，,v,BE,小于死区电压，集电结反偏,。,放大区：,i,C,平行于,v,CE,轴的区域，曲线基本平行等距。此时，,发射结正偏，集电结反偏,。,图1.3.7,4.,晶体管的主要参数,（,1,）直流参数,(,a),共射直流电流放大系数,=,（,I,C,I,CEO,）,/,I,B,I,C,/,I,B,v,CE,=const,图1.3.8,(c),极间反向电流,(i),集电极基极间反向饱和电流,I,CBO,发射极开,路时，集电结的反向饱和电流。,图1.3.9,(,b),共基直流电流放大系数,=,（,I,C,I,CBO,）,/,I,E,I,C,/,I,E,(ii),集电极发射极间的穿透电流,I,CEO,I,CEO,=,（,1+,）,I,CBO,基极开,路时，集电极与发射极间的穿透电流。,图1.3.10,I,CEO,图1.3.11,（,2,）交流参数,(,a),共射交流电流放大系数,(,b),共基交流电流放大系数,当,I,CBO,和,I,CEO,很小时，,、,，可以不加区分。,图1.3.12,（,3,）极限参数,(a),集电极最大允许电流,I,CM,(b),最大集电极耗散功率,P,CM,P,CM,=,i,C,v,CE,=,const,(,c),反向击穿电压,V,(BR)CBO,发射极开路时的集电结反向击穿电压。,V,(BR)EBO,集电极开路时发射结的反向击穿电压。,V,(BR)CEO,基极开路时,C,极和,E,极间的击穿电压。,其,关系为：,V,(BR)CBO,V,(BR)CEO,V,(BR)EBO,图1.3.13,由,P,CM,、,I,CM,和,V,(BR)CEO,在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。,图,1.3.14,输出特性曲线上的过损耗区和击穿区,5.,温度对晶体管特性及参数的影响,（,1,）温度对,I,CBO,的影响,(a),I,CBO,是集电结外加反向电压平衡少子的漂移运动形成的；,(b),温度升高,10,o,C,，,I,CBO,增加约一倍,;,(c),硅管的,I,CBO,比锗管小得多，所以受温度的影响也小得多。,（,2,）温度对输入特性,的影响,温度升高,1,o,C,，,V,BE,减小约,2,2.5mV,，,具有负的温度系数。若,V,BE,不变，则当温度升高时，,i,B,将增大，正向特性将左移；反之亦然。,T,=60,o,C,T,=20,o,C,图1.3.15,（,3,）温度对输出特性的影响,温度升高，,I,C,增大，,增大。,温度每升高,1,o,C,，,要增加,0.5%1.0%,图1.3.16,6.,光电三极管,Back,光电三极管依照光照的强度来控制集电极电流的大小，其功能等效于一只光电二极管与一只晶体管相连。如图所示。,图1.3.17,图1.3.18,思考题,1.,既然,BJT,具有两个,PN,结，可否用两个二极管相联以构成一只,BJT,，,试说明其理由。,2.,能否将,BJT,的,e,、,c,两个电极交换使用，为什么？,3.,为什么说,BJT,是电流控制型器件？,例 题,例,1.3.1,图,1.3.19,所示各晶体管处于放大工作状态，已知各电极直流电位。试确定晶体管的类型（,NPN/PNP,、,硅,/,锗），并说明,x,、,y,、,z,代表的电极。,图1.3.19,提示：,（,1,）晶体管工作于放大状态的条件：,NPN,管：,V,C,V,B,V,E,，,PNP,管：,V,E,V,B,V,C,；（,2,）,导通电压：硅管,|,V,BE,|=0.60.7V,，,硅管,|,V,BE,|=0.20.3V,，,例,1.3.2,已知,NPN,型硅管,T,1,T,4,各电极的直流电位如表,1.3.1,所示，试确定各晶体管的工作状态。,晶体管,T,1,T,2,T,3,T,4,V,B,/V,0.7,1,-1,0,V,E,/V,0,0.3,-1.7,0,V,C,/V,5,0.7,0,15,工作状态,提示：,NPN,管（,1,）放大状态：,V,BE,V,on,V,CE,V,BE,;,（,2,）,饱和状态：,V,BE,V,on,V,CE,V,BE,;,（,3,）,截止状态：,V,BE,V,on,表,1.3.1,放大,饱和,放大,截止,例,1-7,图,1.3.20,所示电路中，晶体管为硅管，,V,CES,=0.3V,。,求：当,V,I,=0V,、,V,I,=1V,和,V,I,=2V,时,V,O,=?,图1.3.20,解：,(1),V,I,=0V,时，,V,BE,V,on,，,晶体管截止，,I,C,=,I,B,=0,，,V,O,=,V,CC,=12V,。,(3),V,I,=2V,时：,(2),V,I,=1V,时：,作业：,P67,69,：,1.12,1.19,小 结,本讲主要介绍了以下基本内容：,双极性晶体管的结构和类型：,NPN,、,PNP,晶体管的电流放大作用和电流分配关系,晶体管具有放大作用的内部条件,晶体管具有放大作用的外部条件,I,E,=,I,B,+,I,C,=(1+,),I,B,，,I,C,=,I,B,，,晶体管的特性及参数,V,BE,、,V,on,晶体管的三个工作状态,温度对晶体管参数的影响,简要介绍了光电三极管。,