[信息与通信]电子电路基础第五章.pptVIP

* 第5章 半导体三极管及其应用 5.1 晶体三极管(简称晶体管或三极管) 一、晶体管的结构及图形符号 外部看有三个电极:发射极(e) 、基极(b) 、集电极(c) 内部看有两个PN结(发射结、集电结) NPN结构 图形符号 PNP结构 图形符号 二、晶体管的内部结构与电流放大作用 1、晶体管的内部结构特点 结构特点： ? 发射区的掺杂浓度最高； ? 集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大； ? 基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。 管芯结构剖面图 三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来的。 外部条件：发射结正偏，集电结反偏。 2、晶体管的内部载流子的运动规律(以NPN结构的晶体管为例) 1. 内部载流子的传输过程 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NPN为例） 载流子的传输过程 （1）发射区向基区注入电子 由于发射结外加正向电压，因此这时发射区的多数载流子电子不断通过发射结扩散到基区，形成发射极电流IE，其方向与电子流动方向相反。 （2）电子在基区中的扩散与复合 由发射区来的电子注入基区后，在基区中形成了一定的浓度梯度。因此，电子就要向集电结的方向扩散，在扩散过程中又会与基区中的空穴复合，同时基区的电源VEE则不断从基区拉走电子，好像不断供给基区空穴。电子复合的数目与电源从基区拉走的电子数目相等，使基区的空穴浓度基本维持不变。这样就形成了基区电流IB，所以基极电流就是电子在基区与空穴复合的电流。 （3）集电区收集扩散过来的电子 集电极所加的是反向电压，这样集电结形成一个由集电区指向基区的电场，使集电区的电子和基区的空穴很难通过集电结，但这个电场对基区扩散到集电结边缘的电子却有很强的吸引力，可使电子很快地漂移过集电结为集电区所收集，形成集电极电流IC。 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)。 3、晶体管的内部的电流分配及其放大作用 电流分配规律: 2.96 2.37 1.77 1.16 0.57 IE/mA 2.91 2.33 1.74 1.14 0.56 IC/mA 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 IB/mA 实现这一传输过程的两个条件是： （1）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。 （2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。 三极管实现放大电路的条件 NPN 管： UBE0 UBC0 即 VCVBVE PNP 管： UBE0 UBC0 即VCVBVE 4、晶体管的特性曲线 晶体管的特性曲线是用来描述各个电极之间的电压与电流关系 的曲线,是晶体管特性的外部表现,是选择和使用晶体管的依据 以晶体管共发射极电路的特性曲线为例加以说明 (1) 输入特性曲线的三个部分: ①死区 ②非线性区 ③线性区 饱和区：iC明显受vCE控制的区域，该区域内，一般vCE＜0.7V(硅管)。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。 iC=f(vCE)? iB=常数 2. 输出特性曲线 输出特性曲线的三个区域: 截止区：iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时， vBE小于死区电压。 放大区：iC平行于vCE轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。 BJT的主要参数 (1)共发射极直流电流放大系数 =（IC－ICEO）/IB≈IC / IB ? vCE=常数 1. 电流放大系数 (2) 共发射极交流电流放大系数? ? =?IC/?IB?vCE=常数 (2) 集电极发射极间的反向饱和电流ICEO ICEO=（1+ ）ICBO 2. 极间反向电流 ICEO (1) 集电极基极间反向饱和电流ICBO 发射极开路时，集电结的反向饱和电流。 即输出特性曲线IB=0那条曲线所对应的Y坐标的数值。 ICEO也称为集电极发射极间穿透电流。 (1) 集电极最大允许电流ICM (2) 集电极最大允许功率损耗PCM PCM= ICVCE 2. 极限参数 (3) 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。 3. 极限参数