2-3晶體三極管解析

2.3晶體三極管

是通過一定的工藝將兩個(gè)PN結(jié)結(jié)合在一起的器件。按照結(jié)構(gòu)可分為NPN和PNP型。

簡稱晶體管、三極管、BJT。是電子電路中的主要放大器件

2.3.1晶體三極管結(jié)構(gòu)、符號(hào)、類型及應(yīng)用

(1)NPN型發(fā)射區(qū)比集電區(qū)摻雜濃度大，其面積比集電區(qū)小。(2)PNP型發(fā)射區(qū)的摻雜濃度高，基區(qū)很薄且摻雜濃度低，集電結(jié)的面積大，摻雜濃度更低，保證晶體管具有電流放大作用。(3)三極管的外形圖晶體管的分類：①依據(jù)制造材料的不同，晶體管分為鍺管與硅管兩類，其特性大同小異，硅管受溫度影響較小。工作較穩(wěn)定；②依據(jù)晶體管內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)，分為NPN型和PNP型兩類；③依據(jù)工作頻率不同，大致可分為高頻管和低頻管等；④依據(jù)用途的不同，分為放大管和開關(guān)管；⑤依據(jù)功率不同，分為小功率管、中功率管和大功率管。1.三極管處于放大狀態(tài)的工作條件內(nèi)部條件：發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，同時(shí)基區(qū)厚度要很小外部條件：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置(基極一定處于中間電位)

2.3.2晶體三極管的電流分配及放大作用PNP管NPN管例題2.三極管在電路中的連接方式三極管在使用時(shí)，通常兩個(gè)電極作為輸入端，兩個(gè)電極作為輸出端，這樣必然有一個(gè)電極是公共電極。根據(jù)公共電極，可以將三極管在放大電路中的連接方式分為三種，也稱三種組態(tài)。共發(fā)射極連接方式共集電極連接方式共基極連接方式(1)共發(fā)射極連接方式

輸入端：b、e輸出端：c、e共用電極：e輸入端電壓和端電流：VBE、IB輸出端電壓和端電流：VCE、IC(2)共集電極連接方式

輸入端：b、c輸出端：e、c共用電極：c輸入端電壓和端電流：VBC、IB輸出端電壓和端電流：VEC、IE(3)共基極連接方式

輸入端：e、b輸出端：c、b共用電極：b輸入端電壓和端電流：VEB、IE輸出端電壓和端電流：VCB、IC3.三極管中的電流分配及放大作用(1)BJT內(nèi)部載流子的傳輸過程

BJT正常工作的條件：發(fā)射結(jié)加正向電壓(正向偏置)，集電結(jié)加反向電壓(反向偏置)。(a)發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子

發(fā)射結(jié)外加正向電壓，以擴(kuò)散電流為主：IE(b)電子在基區(qū)中的擴(kuò)散與復(fù)合擴(kuò)散到基區(qū)的電子有兩個(gè)去向：大部分漂移到集電區(qū)

形成電流ICN少部分和基區(qū)空穴復(fù)合

使基區(qū)帶負(fù)電

被基極所接外加正向電壓拉走

形成電流IB'IEICNIB′(c)集電區(qū)收集電子集電結(jié)外加反向電壓，以漂移電流為主：基區(qū)自身的電子向集電區(qū)漂移集電區(qū)的空穴向基區(qū)漂移兩者形成反向飽和電流ICBO。ICBOICIBBJT中的電流分配關(guān)系(a)電流控制作用(2)電流放大系數(shù)三個(gè)電極電流之間滿足一定的比例分配關(guān)系，一個(gè)電極電流發(fā)生改變，另兩個(gè)電流都會(huì)發(fā)生變化，因此可實(shí)現(xiàn)電流控制和放大作用幾點(diǎn)結(jié)論：(1)晶體三極管由P型和N型兩種半導(dǎo)體組合而成，空穴和電子兩種載流子參與導(dǎo)電，稱雙極型晶體管。(4)IC=IB且IB

＜＜IC

，說明晶體管基極電流對(duì)集電極電流具有控制作用。——雙極型三極管具有電流放大作用。(2)欲使晶體管有放大作用，必須保證使發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。(3)晶體管各極電流分配關(guān)系為：IE=IB+IC

BJT的特性曲線是指端電流與端電壓之間的關(guān)系曲線，根據(jù)輸入端和輸出端分為輸入特性曲線和輸出特性曲線。共射極電路的特性曲線1.輸入特性輸入特性是指當(dāng)vCE為某一常數(shù)，iB

與vBE之間的關(guān)系曲線。

2.3.3晶體三極管的伏安特性與等效電路vCE=0，相當(dāng)于兩個(gè)二極管并聯(lián)，此時(shí)的輸入特性曲線和普通二極管的伏安特性曲線相似vCE≥1V：

vCB=vCE-vBE>0，集電結(jié)已進(jìn)入反偏狀態(tài)，開始收集電子，電子在基區(qū)的復(fù)合減少，iB

、iC

，特性曲線將向右稍微移動(dòng)一些。隨著vCE增加，曲線移動(dòng)不大，主要是vCE≥1V后，c區(qū)已經(jīng)將來自e區(qū)的電子絕大部分吸引走。vCE=vCB+vBE2.輸出特性輸出特性是指當(dāng)iB一定的情況下，iC

與vCE之間的關(guān)系曲線。vCE較小，集電結(jié)沒有反偏或反偏電壓較小，這時(shí)集電區(qū)收集電子的能力較弱，只要vCE稍稍增加，c區(qū)收集電子的能力將明顯上升，因此iC上升較大vCE較小時(shí)，iC隨vCE增加迅速上升當(dāng)集電結(jié)反偏電壓較大時(shí)，擴(kuò)散到基區(qū)的電子基本上都可以被集電區(qū)收集，此后vCE再增加，電流也沒有明顯的增加，故特性曲線與vCE軸基本平行vCE較大時(shí)，特性曲線進(jìn)入與vCE軸基本平行的區(qū)域BJT輸出特性曲線的三個(gè)工作區(qū)

(1)飽和區(qū)vCB=vCE-vBE(2)截止區(qū)(3)放大區(qū)2.3.4BJT的主要參數(shù)(1)電流放大系數(shù)共射極連接方式1主要性能參數(shù)(2)反向飽和電流

集電極－基極反向飽和電流ICBOICBO表示發(fā)射極開路，c、b極間外加反向電壓時(shí)的反向電流。它和單個(gè)PN結(jié)的反向電流是一樣的，大小為

A量級(jí)。集電極－發(fā)射極反向飽和電流ICEOICEO表示基極開路，c、e極間外加反向電壓時(shí)的集電極電流。大小為

A量級(jí)ICEO從集電區(qū)穿過基區(qū)流至發(fā)射區(qū)，所以又叫穿透電流。該電流和單純的PN結(jié)反向電流不同。2極限參數(shù)極限參數(shù)是指為了保證晶體管在放大電路中能正常、安全地工作而不能逾越的參數(shù)。

集電極最大允許電流ICM

集電極最大允許功率損耗PCM

反向擊穿電壓集電極開路時(shí)發(fā)射極－基極間的反向擊穿電壓V(BR)EBO發(fā)射極開路時(shí)集電極－基極間的反向擊穿電壓V(BR)CBO基極開路時(shí)集電極－發(fā)射極間的反向擊穿電壓V(BR)CEOBJT安全工作區(qū)示意圖PCM=iCvCE雙曲線當(dāng)集電極電流增加時(shí)，即IB和IC增加，

就要下降，當(dāng)

值下降到線性放大區(qū)

值的70～30％時(shí)，所對(duì)應(yīng)的集電極電流稱為集電極最大允許電流ICM。至于

值下降多少，會(huì)隨三極管的型號(hào)以及生產(chǎn)廠家而有所差別