電子電路1課件第一章2010 3bjt

問(wèn)題：2.PN結(jié)是如何形成的？它有什么特性？問(wèn)題：3.什么是PN結(jié)的擊穿現(xiàn)象？包括哪兩種形式？問(wèn)題：4.穩(wěn)壓管的特性？二極管的正向可以穩(wěn)壓?jiǎn)?問(wèn)題：1.

說(shuō)出載流子在半導(dǎo)體中的運(yùn)動(dòng)形式？2021/7/3北京航空航天大學(xué)202教研室531.3

雙極型晶體管（BJT,Bipolar

Junction

Transistors）概念：由三個(gè)雜質(zhì)半導(dǎo)體區(qū)（發(fā)射區(qū)，基區(qū)，集電區(qū)）及兩個(gè)PN結(jié)（發(fā)射結(jié)和集電結(jié)）構(gòu)成的，有兩種載流子（自由電子和空穴）在其內(nèi)部作擴(kuò)散、復(fù)合、漂移等復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的PNP或NPN晶體管。BEIBIEICNPN型三極管BEC

CIBIEICPNP型三極管2021/7/3北京航空航天大學(xué)202教研室54雙極型晶體管的基本結(jié)構(gòu)：BECNNP基極發(fā)射極集電極NPN型集電極CPN極PE基發(fā)射極BPNP型2021/7/3北京航空航天大學(xué)202教研室55ECNNPB基極發(fā)射極集電極基區(qū)：較薄，摻雜濃度低集電區(qū)：面積較大發(fā)射區(qū)：摻雜濃度較高2021/7/3北京航空航天大學(xué)202教研室56三個(gè)雜質(zhì)半導(dǎo)體區(qū)：CNPB基極E發(fā)射極集電極發(fā)射結(jié)集電結(jié)N2021/7/3北京航空航天大學(xué)202教研室57兩個(gè)PN結(jié)：BJT

的實(shí)物圖片：2021/7/3北京航空航天大學(xué)202教研室58小功率型中功率型大功率型BJT

電流放大原理：BECNNPRBECIEIBE進(jìn)入P區(qū)的電子少部分與基區(qū)的空穴復(fù)合，形成電流IBEE

，多數(shù)擴(kuò)散到集電結(jié)。B發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)電子

不斷向基區(qū)

擴(kuò)散，形成

發(fā)射極電流

IE?；鶇^(qū)空穴向發(fā)射區(qū)的擴(kuò)散可忽略。1.3.1

BJT工作原理2021/7/3北京航空航天大學(xué)202教研室59BECNEBRBIE集電結(jié)反偏，有少子形成的反向電流ICBO。ICBOIC=ICE+ICBO?ICEIBEICE從基區(qū)擴(kuò)散來(lái)2021/7/3北京航空航天大學(xué)202教研室60的電子作為集電結(jié)的少子E，NP

漂移進(jìn)入集電結(jié)而被收集C

，形成ICE。BJT

電流放大原理：IB=IBE-ICBO?IBEIBBECNPNEBRBECIEICBOICEIC=ICE+ICBO

?ICEIBEBJT

電流放大原理：2021/7/3北京航空航天大學(xué)202教研室611.3.1.1

BJT內(nèi)部載流子的傳輸過(guò)程多子通過(guò)EB結(jié)注入載流子在基區(qū)內(nèi)擴(kuò)散與復(fù)合集電極對(duì)載流子收集BJT結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：基區(qū)厚度很??；發(fā)射區(qū)摻雜濃度很高；集電區(qū)面積很大。2021/7/3北京航空航天大學(xué)202教研室621.3.1.2

共基連接電流分配關(guān)系vCB

=const dvCB

=0E

e|

=

ic

|di

ia

=

diCCBO(忽略I

）EIa

=

ICa

是共基BJT輸出端交流短路條件下交流電流增益。a

是共基BJT的直流電流增益。對(duì)小功率BJT，在相當(dāng)大的電流范圍內(nèi)，a

?

aBJT的電流分配關(guān)系iE=iC+iBiC=αiE+ICBOiB=iB1+iB2-ICBOiB1+iB2=(1-

α)iE2021/7/3北京航空航天大學(xué)202教研室631.3.1.3

共射（共E）BJT工作原理以發(fā)射極（E極）作為公共端，EB結(jié)正偏，CB結(jié)反偏。CBO2021/7/3北京航空航天大學(xué)202教研室64BCBOCIi+=

a

iB

+

ICBO

+

I=

a

i

11-a

1-a1-a令：b

=

a1-a=

biB

+

(1+

b

)ICBO則：iCβ是共射BJT輸出交流短路下的交流電流增益1.3.2

共射BJT的伏安特性曲線2021/7/3北京航空航天大學(xué)202教研室651.3.2.1

共射BJT的輸出特性曲線ICmAmAVVVCEVBERBIBECEB測(cè)試共射BJT特性曲線的電路：2021/7/3北京航空航天大學(xué)202教研室66IC(mA

)12343691220mAIB=-ICBOVCE(V)100mA80mA此區(qū)域中:IB=-ICBO,6IC0=mIACBO,VBE<死區(qū)電壓，稱為截40止mA區(qū)。2021/7/3北京航空航天大學(xué)202教研室671.

截止區(qū)iE=0iB=

-ICBO集電結(jié)反偏發(fā)射結(jié)反偏2.

擊穿區(qū)vCE>V(BR)后，iC開(kāi)始劇增的區(qū)域，

iB=0對(duì)應(yīng)的V(BR)為V(BR)CEO；iE=0對(duì)應(yīng)的V(BR)為V(BR)CBO；V(BR)CBO>V(BR)CEO。輸出特性上的擊穿都是集電結(jié)雪崩擊穿。參見(jiàn)P12

圖1.3.42021/7/3北京航空航天大學(xué)202教研室683.

飽和區(qū)IC(mA

)1312VCE(V)69692021/7/3北京航空航天大學(xué)202教研室234BI

=020mA40mACE

BE100mA此區(qū)域中V

<V

,集電結(jié)正偏，bIB>IC，VCE?0.38V0稱mA為飽和區(qū)。60mAvCE<vBEvCB<0集電結(jié)正偏發(fā)射結(jié)正偏VCE(sat)稱為飽和壓降硅管：0.4V~0.8V鍺管：0.1V~0.3VIC(mA

)1420mAIB=040mA60mA3此區(qū)域滿足

IC≈bIB稱為線性區(qū)（放2

大區(qū)）。4.

放大區(qū)當(dāng)VCE大于一定的數(shù)值1時(shí)00，mAIC主要與IB有關(guān)，

IC≈bIB。80mA312VCE(V)70692021/7/3北京航空航天大學(xué)202教研室iB>0vCE≥vBE發(fā)射結(jié)合適正偏集電結(jié)反偏共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)bb

=（IC－ICEO）/IB≈IC

/

IB

|

vCE=const2021/7/3北京航空航天大學(xué)202教研室71共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)bb

=DIC/DIB‰vCE=const2021/7/3北京航空航天大學(xué)202教研室72=（IC－ICBO）/IE≈IC/IEa共基極直流電流放大系數(shù)a共基極交流電流放大系數(shù)αα=DIC/DIE‰

VCB=const當(dāng)ICBO和ICEO很小時(shí)，b

≈b

、a≈a

，可以不加區(qū)分。2021/7/3北京航空航天大學(xué)202教研室731.3.2.2

共射BJT的輸入特性曲線2021/7/3北京航空航天大學(xué)202教研室74輸入特性:VCE

?1VVBE(V)204080600.40.8VCE=0VVCE

=0.5VIB(mA)死區(qū)電壓，硅管0.5V，鍺管0.2V。工作壓降：硅管VBE?0.6～0.7V,鍺管VBE?0.2～0.3V。2021/7/3北京航空航天大學(xué)202教研室751.3.3

共射BJT工作在正向作用區(qū)的大信號(hào)特性方程Ebers－Moll模型：TRTBEV-1)

-

IS

(exp

vBC

-1)VviC

=

IS

(expa-1)TBCSTFEVv-1)

-

I

(expV(exp

vBE=

ISia式中：aF

表示共基極正向電流傳輸系數(shù)；aR

表示共基極反向電流傳輸系數(shù)；2021/7/3北京航空航天大學(xué)202教研室76基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)（厄爾利效應(yīng)）：vCE變化引起集電結(jié)反偏電壓變化，導(dǎo)致集電結(jié)寬度變化，引起基區(qū)有效寬度變化，導(dǎo)致基區(qū)的復(fù)合電流變化，引起集