1、第四讲 晶体三极管,第四讲 晶体三极管,一、晶体管的结构和符号,二、晶体管的放大原理,三、晶体管的共射输入特性和输出特性,四、温度对晶体管特性的影响,五、主要参数,一、晶体管的结构和符号,多子浓度高,多子浓度很低，且很薄,面积大,晶体管有三个极、三个区、两个PN结。,中功率管,大功率管,BJT的结构简介,半导体三极管的结构示意图如图03.1.01所示。它有两种类型:NPN型和PNP型。两种类型的三极管,双极型半导体三极管的结构,双极型半导体三极管的结构示意图如图02.01所示。 它有两种类型:NPN型和PNP型。图 02.01 两种极性的双极型三极管,e-b间的PN结称为发射结(Je),c-b
2、间的PN结称为集电结(Jc),中间部分称为基区，连上电极称为基极， 用B或b表示（Base）；,一侧称为发射区，电极称为发射极， 用E或e表示（Emitter）；,另一侧称为集电区和集电极， 用C或c表示（Collector）。,结构特点：（内部条件）, 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，且掺杂浓度最低。,管芯结构剖面图,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）,三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。 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
3、于基区杂质浓度，且基区很薄, 集电区面积大。 （2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。,二、晶体管的放大原理,扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极电流IB，漂移运动形成集电极电流IC。,少数载流子的运动,因发射区多子浓度高使大量电子从发射区扩散到基区,因基区薄且多子浓度低，使极少数扩散到基区的电子与空穴复合,因集电区面积大，在外电场作用下大部分扩散到基区的电子漂移到集电区,基区空穴的扩散,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)。,电流分配： IEIBICIE扩散运动形成的
4、电流IB复合运动形成的电流IC漂移运动形成的电流,穿透电流,集电结反向电流,直流电流放大系数,交流电流放大系数,为什么基极开路集电极回路会有穿透电流？,三、晶体管的共射输入特性和输出特性,为什么UCE增大曲线右移？,对于小功率晶体管，UCE大于1V的一条输入特性曲线可以取代UCE大于1V的所有输入特性曲线。,为什么像PN结的伏安特性？,为什么UCE增大到一定值曲线右移就不明显了？,1. 输入特性,vCE = 0V,iB=f(vBE) vCE=const,(2) 当vCE1V时， vCB= vCE - vBE0，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vBE下 IB减小，特性曲线
5、右移。,(1) 当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。,1. 输入特性曲线,BJT的特性曲线,（以共射极放大电路为例）,(3) 输入特性曲线的三个部分,死区,非线性区,线性区,1. 输入特性曲线,BJT的特性曲线,2. 输出特性,?,对应于一个IB就有一条iC随uCE变化的曲线。,为什么uCE较小时iC随uCE变化很大？为什么进入放大状态曲线几乎是横轴的平行线？,饱和区,放大区,截止区,根据,IE=IB+ IC,2. 电流分配关系,iC=f(vCE) iB=const,2. 输出特性曲线,输出特性曲线的三个区域:,BJT的特性曲线,3.1.4 BJT的主要参数,(1)共发射极直流电
6、流放大系数=（ICICEO）/IBIC / IB vCE=const,1. 电流放大系数,(2) 共发射极交流电流放大系数 =IC/IBvCE=const,3.1.4 BJT的主要参数,1. 电流放大系数,(3) 共基极直流电流放大系数=（ICICBO）/IEIC/IE,(4) 共基极交流电流放大系数=IC/IE VCB=const,当ICBO和ICEO很小时， 、 ，可以不加区分。,3.1.4 BJT的主要参数,1. 电流放大系数,(2) 集电极发射极间的反向饱和电流ICEOICEO=（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
7、电结的反向饱和电流。,3.1.4 BJT的主要参数,(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,3. 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。, V(BR) EBO集电极开路时发射结的反 向击穿电压。, V(BR)CEO基极开路时集电极和发射极间的击穿电压。,几个击穿电压有如下关系 V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR) EBO,3. 极限参数,3.1.4 BJT的主要参数,由PCM、 ICM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。输出特性曲线上的过损耗区和击穿区,end,晶体管的三个工作区域,晶体管工作在放大状态时，输出回路的电流 iC几乎仅仅决定于输入回路的电流 iB，即可将输出回路等效为电流 iB 控制的电流源iC 。,四、温度对晶体管特性的影响,五、主要参数,直流参数： 、 、ICBO、 ICEO,c-e间击穿电压,最大集电极电流,最大集电极耗散功率，PCMiCuCE,安全工作区,交流参数：、fT（使1的信号频率）,极限参数：ICM、PCM、U（BR）CEO,
