双极型半导体三极管的电流分配与控制精.ppt
双极型半导体三极管的电流分配与控制第1页，本讲稿共14页 发射结加正偏时，从发射区将有大量发射结加正偏时，从发射区将有大量的电子向基区扩散，形成的电流为的电子向基区扩散，形成的电流为IEN。与。与PN结中的情况相同。结中的情况相同。从基区向发射区也有空穴的扩散运动，从基区向发射区也有空穴的扩散运动，但其数量小，形成的电流为但其数量小，形成的电流为IEP。这是因为这是因为发射区的掺杂浓度远大于基区的掺杂浓度。发射区的掺杂浓度远大于基区的掺杂浓度。进入基区的电子流因基区的空穴浓度低，被复合的机会较少。又因基区很薄，在集电结反偏电压的作用下，电子在基区停留的时间很短，很快就运动到了集电结的边上，进入集电结的结电场区域，被集电极所收集，形成集电极电流ICN。在基区被复合的电子形成的电流是 IBN。第2页，本讲稿共14页 另外因集电结反偏，使集电结区的少子形成漂移电流ICBO。于是可得如下电流关系式:IE=IEN+IEP 且有IENIEP IEN=ICN+IBN 且有IEN IBN ，ICNIBN IC=ICN+ICBO IB=IEP+IBNICBOIE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN =(ICN+ICBO)+(IBN+IEPICBO)IE=IC+IB第3页，本讲稿共14页 以上关系在图02.02的动画中都给予了演示。由以上分析可知，发射区掺杂浓度高，基区很薄，是保证三极管能够实现电流放大的关键。若两个PN结对接，相当基区很厚，所以没有电流放大作用，基区从厚变薄，两个PN结演变为三极管，这是量变引起质变的又一个实例。第4页，本讲稿共14页问题1：除了从三极管的电流分配关系可以 证明 IE=IC+IB。还可以通过什么方 法加以说明？问题2：为什么当温度升高时，三极管将失 去放大作用？从物理概念上加以说 明。第5页，本讲稿共14页2.1.2 双极型半导体三极管的电流分配与控制改进的电子教案改进的电子教案第6页，本讲稿共14页 2.1 双极型半导体三极管的工作原理 半导体三极管在英文中称为晶体管(Transister)，半导体三极管有两大类型，一是双极型半导体三极管(BJT)，二是场效应半导体三极管(FET)。双极型半导体三极管是由两种载流子参与导电的半导体器件，它由两个 PN 结组合而成，是一种电流控制电流源器件（CCCS）。场效应型半导体三极管仅由一种载流子参与导电，是一种电压控制电流源器件（VCCS）。2.1.1 2.1.1 双极型半导体三极管的结构双极型半导体三极管的结构NPN型PNP型这是基极b这是发射极e这是集电极c这是发射结Je这是集电结Jc 三极管的符号短粗线代表基极,发射极的箭头方向,代表发射极电流的实际方向。第7页，本讲稿共14页 2.1.2 2.1.2 双极型半导体三极管的电流分配关系双极型半导体三极管的电流分配关系 双极型三极管在制造时，要求发射区的掺杂浓度大，基区掺杂浓度低并要制造得很薄，集电区掺杂浓度低，且集电结面积较大。从结构上看双极型三极管是对称的，但发射极和集电极不能互换。双极型半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。若在放大工作状态：发射结加正向电压，集电结加反向电压。现以 NPN型三极管的放大状态为例，来说明三极管内部载流子的运动关系，见下图。IENICNIEPICEOIEICIBIBN注意图中画的是载流子的运动方向，空穴流与电流方向相同；电子流与电流方向相反。为此可确定三个电极的电流IE=IEN+IEP且IEN IEPIC=ICN+ICBO ICN=IEN-IBN IB=IEP+IBN-ICBO第8页，本讲稿共14页 由此可写出三极管三个电极的电流IENICNIEPICEOIEICIBIBNIE=IEN+IEP且IEN IEPIC=ICN+ICBO ICN=IEN-IBN IB=IEP+IBN-ICBO 发射极电流：IE=IEN IEP 且有IENIEP 集电极电流：IC=ICN+ICBO ICN=IEN-IBN 且有IEN IBN ，ICNIBN 基极电流：IB=IEP+IBNICBO 所以，发射极电流又可以写成 IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN =(ICN+ICBO)+(IBN+IEPICBO)=IC+IB 第9页，本讲稿共14页 从以上分析可知，对于NPN型三极管，集电极电流和基极电流是流入三极管，发射极电流是流出三极管，流进的电流等于流出的电流。由以上分析可知，发射区掺杂浓度高，基区掺杂浓度低且很薄，是保证三极管能够实现电流放大的关键。若两个PN结对接，相当基区很厚，所以没有电流放大作用，基区从厚变薄，两个PN结演变为三极管，这是量变引起质变的又一个实例。动画2-1第10页，本讲稿共14页 2.1.3 2.1.3 双极型半导体三极管的电流关系双极型半导体三极管的电流关系2.1.3.1 三种组态 双极型三极管有三个电极，其中两个可以作为输入,两个可以作为输出，这样必然有一个电极是公共电极。三种接法也称三种组态，如共发射极接法，也称共发射极组态，简称共射组态，见下图。共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示；共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示；共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示。第11页，本讲稿共14页 2.1.3.2 三极管的电流放大系数1.共基极直流电流放大系数共基极直流电流放大系数 电流放大系数，一般来说是指输出电流与输入电流的比。由于组态不同，三极管的输入电极和输出电极不同，所以对共基组态，输出电流是集电极电流IC，输入电流是发射极电流IE，二电流之比的关系可定义为：称为共基极直流电流放大系数称为共基极直流电流放大系数。它表示最后达到集电极的电子电流ICN与总发射极电流IE的比值。ICN与IE相比，因ICN中没有IEP和IBN，所以 的值小于1，但接近1。由此可得：IC=ICN+ICBO=IE+ICBO=(IC+IB)+ICBO 第12页，本讲稿共14页 2.共发射极直流电流放大系数共发射极直流电流放大系数 对共射组态的电流放大系数，输出电流是集电极电流IC，输入电流是基极电流IB，二电流之比可定义：称为共发射极接法直流电流放大系数称为共发射极接法直流电流放大系数。于是因 1,所以 1。第13页，本讲稿共14页 第14页，本讲稿共14页
