电子技术教学课件作者赵莹CH1CH1.4课件.pptVIP

半导体器件 1.4双极型晶体管 1.4.1双极型晶体管的结构 晶体管的内部结构及图形符号如图1-20（a）所示,图形符号中的箭头方向表示发射结正偏时发射极电流的实际流向。 根据不同的掺杂方式在同一个硅片上制造出三个掺杂区域，并形成两个PN结，就构成晶体管。晶体管按其结构可分为NPN型和PNP型两种类型。无论哪种类型都有三个区、三个极、两个PN结。它们依次分别是：集电区、基区和发射区；集电极C、基极B和发射极E，基区与发射区之间的PN结称为发射结，基区与集电区之间的PN结称为集电结。 晶体管的结构，目前最常见的有平面型和合金型两类 其内部有两个PN结，根据P、N区的排列方式不同，可分为NPN型和PNP型两类，其结构如图1.20(a)所示 (a)三极管的内部结构与符号 每一类晶体管都分成基区、发射区和集电区，都有两个PN结 。 制造时通过工艺措施使它具有如下特点: 1) 发射区的掺杂浓度大以保证有足够的载流子可供发射 2) 集电区的面积大，以便收集从发射区发射来的载流子 3) 基区做得很薄(一般只有1微米至几十微米)，且掺杂浓度低，以减小基极电流，即增强基极电流的控制作用 晶体管的外形如图1.20(b)所示 有3个电极，分别称为发射极(E)、基极(B)和集电极(C) 按工作频率分有高频管和低频管 按耗散功率分有大、中、小功率管 按半导体材料分有硅管和锗管 1.20(b)常见三极管的外形图 1.4.2晶体管的电流分配与放大原理 1．晶体管实验电路的组成 为了了解晶体管的放大原理和其电流的分配，我们做一个实验，电路如图1-21所示。把晶体管接成两个电路：基极电路和集电极电路。发射极是输入输出的公共端，这种电路就称为共发射极电路。电路中，用三只电流表分别测量晶体管电极电流IC、基极电流IB和发射极电流IE，各电流的实际方向和其正方向相同，电路有两个电源UBB和UCC，设置成 图1-21 三极管电流分配实验电路 通过调节电位器 改变基极电流IB ，则集电极电流IC、发射极电流都会随之发生变化，测得的实验数据如表1-2所示。 表1-2 晶体管各电流测量数据 IB/mA 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 IC/mA 0.001 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 IE/mA 0.001 0.51 1.02 1.53 2.04 2.55 分析表中数据，可得出如下结论： （1）发射极电流等于基极电流与集电极电流之和，即 IE= IB +IC （1-5） 这个实验结果符合基尔霍夫定律。 （2）IC远大于IB，从第三列和第四列的数据可知 （3）较小的基极电流IB的变化ΔIB会引起较大的集电极电流IC的变化ΔIC。由第二、第三、第四列的数据可知 由上述实验数据可以看出，在晶体管基极输入一个比较小的电流IB ，就可以在集电极输出一个比较大的电流IC 。另一方面，基极电流微小的变化就可以引起集电极电流较大的变化。这说明，晶体管具有电流放大作用。 值得说明的是:晶体管具有电流放大作用，是指在基极输入小电流，在集电极电路会获得放大了的电流，这并不说明晶体管起到了能量放大的作用，放大所需要的能量是由集电极电源提供的，不能理解为晶体管自身可以生成能量，能量是不能凭空产生 4）当IB=0（即基极开路）时，IC 1μA，其值很小。 还要注意，放大电路中，要使晶体管具有放大作用，必须设置合适的偏置条件，即：发射结正偏，集电结反偏。换句话说，对于NPN型晶体管，必须保证集电极电位高于基极电位，基极电位又高于发射极电位，即UC＞UB＞UE；而对于PNP型晶体管，则与之相反，UC＜UB＜UE。 2 晶体管内部电流分配 必须具备一定的外部条件，这就要使它的发射结正向偏置，集电结反向偏置 图1.22中给出了NPN型晶体管的电源接法： UBB是基极电源，UCC是集电极电源 图1-22 NPN型三极管内部电流分配 3个电极的电位关系是VCVBVE 如果是PNP型晶体管，则 应改变电源的极性，使VCVBVE （1） 发射区向基区扩散电子 （2） 电子在基区扩散和复合 （3） 集电区收集电子 内部载流子的分配 1.4.3 晶体管的特性曲线 表示该晶体管各电极电压和电流之间相互关系，