md04半導體三極管課件

第4次課半導體三極管主要內容三極管的結構三極管的放大作用和載流子的運動三極管的特性曲線三極管的主要特性及應用三極管的主要參數(shù)基本要求了解三極管的結構特點理解三極管的電流放大作用掌握三極管的輸出特性曲線及其三個工作區(qū)理解三極管的電流分配關系掌握三極管的主要特性及應用了解三極管的主要參數(shù)重點難點半導體三極管別稱——雙極結型三極管（BJT）、雙極型三極管、晶體管、三極管分類按結構分NPN型PNP型按材料分硅三極管鍺三極管按功率大小分大功率管小功率管按工作頻率分高頻管低頻管集電極一、三極管的結構常用的三極管的結構有硅平面管和鍺合金管兩種類型。(a)平面型(NPN)(b)合金型(PNP)NecNPb二氧化硅becPNPe——發(fā)射極b——基極c——集電極ecb集電區(qū)集電結基區(qū)發(fā)射結發(fā)射區(qū)集電極c基極b發(fā)射極eNNP一、三極管的結構結構示意圖（NPN型）結構三區(qū)三極兩結結構特點基區(qū)很薄發(fā)射區(qū)高摻雜集電結面積大符號箭頭方向表示發(fā)射結正偏時電流方向問題發(fā)射極和集電極可否互換？結構特點與功能的關系？結構示意圖（PNP型）一、三極管的結構集電區(qū)集電結基區(qū)發(fā)射結發(fā)射區(qū)集電極c發(fā)射極e基極b

cbe符號NNPPN一、三極管的結構外形為什么有孔？集電極1、三極管實現(xiàn)放大所需條件cNNPebbec三極管中的兩個PN結三極管可以看成兩個背靠背的二極管；將三極管接成二極管使用;表面看，三極管不具備放大作用。三極管實現(xiàn)放大所需條件內部結構條件外部條件發(fā)射結正偏集電結反偏外部條件具體化NPN管：UC＞UB＞UEPNP管：UC＜UB＜UEbecRcRbIEIB2、三極管中載流子的運動發(fā)射——發(fā)射結正偏，發(fā)射區(qū)的電子越過發(fā)射結到達基區(qū)，基區(qū)的空穴擴散到發(fā)射區(qū)——形成發(fā)射極電流IE

(基區(qū)多子數(shù)目較少，空穴電流可忽略)。復合和擴散電子到達基區(qū)，少數(shù)與空穴復合形成基極電流Ibn，復合掉的空穴由VBB補充。多數(shù)電子在基區(qū)繼續(xù)擴散，到達集電結的一側。收集集電結反偏，有利于收集基區(qū)擴散過來的電子而形成集電極電流Icn，其能量來自外接電源VCC

。集電區(qū)和基區(qū)的少子在外電場的作用下將進行漂移運動而形成反向飽和電流，用ICBO表示。ICICBObeceRcRbIEpICBOIEICIBIEnIBnICn3、三極管的電流分配關系IC

=ICn+ICBO

IE

=ICn+IBn+IEp

=IEn+IEp一般要求ICn在IE中占的比例盡量大，而二者之比稱共基直流電流放大系數(shù)，即一般可達0.95~0.99上式中的后一項常用ICEO

表示，ICEO

稱穿透電流。當ICEO<<IC時，忽略ICEO，則由上式可得共射直流電流放大系數(shù)近似等于IC

與IB之比。一般約為幾十~幾百。若將發(fā)射極和集電極對換，則β反≈0.05。3、三極管的電流分配關系則任何一列電流關系符合一組三極管電流關系典型數(shù)據(jù)IB/mA-0.00100.010.020.030.040.05IC/mA0.0010.010.561.141.742.332.91

IE/mA00.010.571.161.772.372.963、三極管的電流分配關系電流放大作用——當IB有微小變化時，IC有較大變化。共射電流放大倍數(shù)共基電流放大倍數(shù)反向飽和電流ICBO第一列數(shù)據(jù)中，IE=0時，ICBO=IC

=0.001mA。穿透電流ICEO

第二列數(shù)據(jù)中，I

B=0時，IC=ICEO=0.01mA。根據(jù)和

的定義，以及三極管中三個電流的關系，可得故與兩個參數(shù)之間滿足以下關系直流參數(shù)與交流參數(shù)、的含義是不同的，但是，對于大多數(shù)三極管來說，與，與的數(shù)值卻差別不大，計算中，可不將它們嚴格區(qū)分。3、三極管的電流分配關系輸出回路輸入回路+UCE-三、三極管的特性曲線特性曲線是選用三極管的主要依據(jù)，可從半導體器件手冊查得；或用晶體管特性圖示儀測量。IBUCE實驗室：三極管共射特性曲線測試電路ICVCCRbVBBcebRcV+V+A++mA輸入特性：輸出特性：+UCE-+UCE-IBIBIBUBE1、輸入特性RbVBBcebIB+UBE_VBBIB+UBE_bceOiB/A當UCE=0時，基極和發(fā)射極之間相當于兩個PN結并聯(lián)。UCE=0時的輸入特性曲線電路等效電路輸入特性曲線兩個二極管并聯(lián)后的正向伏安特性。1、輸入特性UCE＞0時的輸入特性曲線電路UCE>0有利于將發(fā)射區(qū)擴散到基區(qū)的電子收集到集電極基區(qū)電子和空穴的復合減少輸入特性曲線——右移UCE≥1V時的輸入特性曲線——重合OiB/A2、輸出特性NPN三極管的輸出特性曲線iC

/mAuCE

/V100μA80μA60μA40μA20μAiB=0O510154321放大區(qū)工作條件發(fā)射結正偏集電結反偏特點各條輸出特性曲線比較平坦，近似為水平線；等間隔；具有電流放大作用。等效電路模型受控電流源受基極電流控制電流控制型器件ecb2、輸出特性NPN三極管的輸出特性曲線飽和區(qū)工作條件發(fā)射結正偏集電結正偏特點IC基本上不隨IB而變化；失去電流放大作用；

IC

IB等效電路模型

0.2~0.3V恒壓源近似看成開關閉合iC

/mAuCE

/V100μA80μA60μA40μA20μAiB=0O510154321ecb四、三極管的主要特性及應用開關特性開關特性發(fā)射結、集電結都反偏，三極管截止，相當于開關斷開發(fā)射結、集電結都正偏，三極管飽和，相當于開關閉合應用：開關器件放大特性放大特性發(fā)射結正偏、集電結反偏當基極電流有一個微小變化，相應的集電極電流有較大變化。應用：放大器件恒流特性恒流特性：在放大區(qū)，若iB不變，則iC不隨uCE的變化而變化。應用：恒流源溫度特性電流放大系數(shù)反向飽和電流極限參數(shù)五、三極管的主要參數(shù)1）共射電流放大系數(shù)2）共射直流電流放大系數(shù)忽略穿透電流ICEO

時，3）共基電流放大系數(shù)4）共基直流電流放大系數(shù)忽略反向飽和電流ICBO時，和

這兩個參數(shù)不是獨立的，而是互相聯(lián)系，關系為：1、電流放大系數(shù)—