双极性晶体管的结构及类型.ppt
1.双极性晶体管的结构及类型 双极性晶体管的结构如图所示。它有两种类型:NPN型和PNP型。,图1.3.1 三极管结构示意图,发射极Emitter,基极Base,集电极Collector,结构特点：（1）基区很薄，且掺杂浓度很低；（2）发射区的掺杂浓度远大于基区和集电区的掺杂浓度；（3）集电结的结面积很大。上述结构特点构成了晶体管具有放大作用的内部条件。,2.晶体管的电流放大作用,（1）晶体管具有放大作用的外部条件,发射结正偏，集电结反偏。对于NPN管，VC VB VE；对于PNP管，VE VB VC。,（2）晶体管内部载流子的运动（如图所示）,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)。,Home,（3）晶体管的电流分配关系,根据传输过程可知,IC=InC+ICBO,IB=IB-ICBO,通常 IC ICBO,IE=IB+IC,为共基直流电流放大系数，它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般=0.90.99,图1.3.4晶体管的电流分配关系,根据,IE=IB+IC,IC=InC+ICBO,且令,是共射直流电流放大系数，同样，它也只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般,当输入为变化量（动态量）时，相应的电流放大倍数为交流电流放大倍数：,3.晶体管的共射特性曲线,（1）输入特性曲线,iB=f(vBE)vCE=const,(b)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，特性曲线右移。,(a)当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。,（2）输出特性曲线（图）,饱和区：iC明显受vCE控制，该区域内，vCE=VCES0.7V(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=const,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，集电结反偏。,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。,图1.3.7,4.晶体管的主要参数,（1）直流参数,(a)共射直流电流放大系数=（ICICEO）/IBIC/IB vCE=const,图1.3.8,(c)极间反向电流,(i)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。,(b)共基直流电流放大系数=（ICICBO）/IEIC/IE,(ii)集电极发射极间的穿透电流ICEO ICEO=（1+）ICBO,基极开路时，集电极与发射极间的穿透电流。,（2）交流参数,(a)共射交流电流放大系数,(b)共基交流电流放大系数,当ICBO和ICEO很小时，、，可以不加区分。,图1.3.12,（3）极限参数,(a)集电极最大允许电流ICM,(b)最大集电极耗散功率PCM,PCM=iCvCE=const,(c)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C极和E极间的击穿电压。,其关系为：V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR)EBO,图1.3.13,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。,图1.3.14 输出特性曲线上的过损耗区和击穿区,5.温度对晶体管特性及参数的影响,（1）温度对ICBO 的影响,(a)ICBO是集电结外加反向电压平衡少子的漂移运动形成的；(b)温度升高10oC，ICBO增加约一倍;(c)硅管的ICBO 比锗管小得多，所以受温度的影响也小得多。,（2）温度对输入特性 的影响,温度升高1oC，VBE 减小约22.5mV，具有负的温度系数。若VBE 不变，则当温度升高时，iB将增大，正向特性将左移；反之亦然。,（3）温度对输出特性的影响,温度升高，IC增大，增大。温度每升高1oC，要增加 0.5%1.0%,图1.3.16,6.光电三极管,Back,光电三极管依照光照的强度来控制集电极电流的大小，其功能等效于一只光电二极管与一只晶体管相连。如图所示。,图1.3.17,图1.3.18,思考题,1.既然BJT具有两个PN结，可否用两个二极管相联以构成一只BJT，试说明其理由。,2.能否将BJT的e、c两个电极交换使用，为什么？,3.为什么说BJT是电流控制型器件？,例 题,例 图1.3.19 所示各晶体管处于放大工作状态，已知各电极直流电位。试确定晶体管的类型（NPN/PNP、硅/锗），并说明x、y、z 代表的电极。,图1.3.19,提示：（1）晶体管工作于放大状态的条件：NPN管：VC VBVE，PNP管：VEVBVC；（2）导通电压：硅管|VBE|=0.60.7V，硅管|VBE|=0.20.3V，,例 已知NPN型硅管T1 T4 各电极的直流电位如表所示，试确定各晶体管的工作状态。,提示：NPN管（1）放大状态：VBE Von,VCE VBE;（2）饱和状态：VBE Von,VCE VBE;（3）截止状态：VBE Von,表,放大,饱和,放大,截止,例1-7 图1.3.20 所示电路中，晶体管为硅管，VCES=0.3V。求：当VI=0V、VI=1V 和VI=2V时VO=?,图1.3.20,解：(1)VI=0V时，VBE Von，晶体管截止，IC=IB=0，VO=VCC=12V。,(3)VI=2V时：,(2)VI=1V时：,作业：P6769：1.121.19,小 结 本讲主要介绍了以下基本内容：双极性晶体管的结构和类型：NPN、PNP 晶体管的电流放大作用和电流分配关系 晶体管具有放大作用的内部条件 晶体管具有放大作用的外部条件 IE=IB+IC=(1+)IB，IC=IB，晶体管的特性及参数 VBE、Von 晶体管的三个工作状态 温度对晶体管参数的影响 简要介绍了光电三极管。,
