2.3模电晶体管解析.ppt
2.3 晶体管晶体管BJT一个一个PNPN结结二极管二极管单向导电性单向导电性二个二个PNPN结结三极管三极管电流放大（控制）电流放大（控制）2.3.1 晶体管的结构与类型晶体管的结构与类型(a)小功率管小功率管 (b)小功率管小功率管 (c)大功率管大功率管 (d)中功率管中功率管一、分类：一、分类：按频率分有高频管、低频管按频率分有高频管、低频管按功率分有小、中、大功率管按功率分有小、中、大功率管按材料分有硅管、锗管按材料分有硅管、锗管按结构分有按结构分有NPNNPN型和型和PNPPNP型型三极管的不同封装形式三极管的不同封装形式金属封装金属封装塑料封装塑料封装大功率管大功率管中功率管中功率管 半导体三极管的结构有两种类型半导体三极管的结构有两种类型:NPN型和型和PNP型。型。二、晶体管的结构简介二、晶体管的结构简介1.NPN型型NPN管的电路符号管的电路符号2.PNP型型PNP管的电路符号管的电路符号正常放大时外加偏正常放大时外加偏置电压的要求置电压的要求问：若为问：若为PNPPNP管，图中电源极性如何？管，图中电源极性如何？发射区向基区注入载流子发射区向基区注入载流子集电结应加反向电压集电结应加反向电压（反向偏置）（反向偏置）发射结应加正向电压发射结应加正向电压（正向偏置）（正向偏置）集电区从基区接受载流子集电区从基区接受载流子三、三、晶体管的电流放大晶体管的电流放大牢牢记记！2.2.电子在基区中的扩散与复合（电子在基区中的扩散与复合（I IBNBN）3.3.集电区收集扩散过来的电子（集电区收集扩散过来的电子（I ICNCN）另外另外,基区集电区本身存在的少子，基区集电区本身存在的少子，在集电结上存在漂移运动，由此形成电流在集电结上存在漂移运动，由此形成电流I ICBOCBO三极管内有两种载流子参与导电，故称此种三极管三极管内有两种载流子参与导电，故称此种三极管为双极型三极管，记为为双极型三极管，记为BJT BJT(Bipolar Junction Transistor)1.1.发射区向基区注入电子（发射区向基区注入电子（I IENEN、I IEPEP小）小）1.三极管内载流子的传输过程三极管内载流子的传输过程发射区发射区：发射载流子：发射载流子集电区集电区：收集载流子：收集载流子基区基区：传送和控制载流子：传送和控制载流子 放大状态下放大状态下BJTBJT中载流子的传输过程中载流子的传输过程2.2.电流分配关系电流分配关系根据传输过程可知根据传输过程可知 I IC C=I INCNC+I ICBOCBO通常通常 I IC C I ICBOCBO 为电流放大系数。它只与为电流放大系数。它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般关，与外加电压无关。一般 =0.9=0.9 0.99 0.99。I IE E=I IB B+I IC C放大状态下放大状态下BJTBJT中载流子的传输过程中载流子的传输过程 所以所以 I IC C=I IE E+I ICBOCBO 是另一个电流放大系数。同样，它也只与管是另一个电流放大系数。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。子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般一般 1。又：把又：把 IE=IB+IC 代入代入 IC=IE+ICBO且令且令ICEO=(1+)ICBO（穿透电流）（穿透电流）整理得：整理得：3.3.三极管的三种组态三极管的三种组态(c)(c)共集电极接法共集电极接法，集电极作为公共电极，用，集电极作为公共电极，用CCCC表示。表示。(b)(b)共发射极接法共发射极接法，发射极作为公共电极，用，发射极作为公共电极，用CECE表示；表示；(a)(a)共基极接法共基极接法，基极作为公共电极，用，基极作为公共电极，用CBCB表示；表示；BJTBJT的三种组态的三种组态共基极放大电路共基极放大电路4.4.放大作用放大作用若若 v vI I=20mV=20mV电压放大倍数电压放大倍数使使 i iE E=-1 mA=-1 mA，则则 i iC C=i iE E =-0.98 mA=-0.98 mA，v vO O=-=-i iC C R RL L=0.98 V=0.98 V，当 =0.98 =0.98 时，时，共基极放大电路只实现电压放大，电流不放大（控制作用）共基极放大电路只实现电压放大，电流不放大（控制作用）三极管的放大作用三极管的放大作用,主要是依靠它的主要是依靠它的I IE E能通过基区传输能通过基区传输,然后顺利到达集电极然后顺利到达集电极而实现的。故要保证此传输而实现的。故要保证此传输,一方面要一方面要满足满足内部条件内部条件,即发射区掺杂浓度要远即发射区掺杂浓度要远大于基区掺杂浓度大于基区掺杂浓度,基区要薄基区要薄;另一方面另一方面要满足要满足外部条件外部条件,即发射结正偏即发射结正偏,集电结集电结要反偏。要反偏。输输入入电电压压的的变变化化,是是通通过过其其改改变变输输入入电电流流,再再通通过过输输入入电电流流的的传传输输去去控控制制输输出出电电压压的的变变化化,所所以以BJTBJT是是一一种种电电流流控控制制器器件。件。两个要点两个要点特性曲线是指各特性曲线是指各电电极之间的电压与电极之间的电压与电流之间的关系流之间的关系曲线曲线输入特性曲线输入特性曲线输出特性曲线输出特性曲线2.3.3 2.3.3 晶体管的晶体管的V V-I I 特性曲线特性曲线 iB=f(vBE)vCE=const.(2)(2)当当vCE1V时，时，vCB=vCE-vBE0，集电结已进入反偏状态，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，基区复合减少，同样的开始收集电子，基区复合减少，同样的vBE下下iB减小，特性曲线右移。减小，特性曲线右移。(1)(1)当当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。1.1.输入特性曲线输入特性曲线（以共射极放大电路为例）（以共射极放大电路为例）共射极共射极连接接管子正常工作时，管子正常工作时，0.7V(0.7V(硅管）硅管）0.2V(0.2V(锗管）锗管）饱和区：饱和区：vCE很小，很小，iC iB，三极管，三极管如同工作于短接状态，如同工作于短接状态，一般一般vCE vBE，此管压降称为饱和压降。，此管压降称为饱和压降。此时，此时，发发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小小。iC=f(vCE)iB=const.2.2.输出特性曲线输出特性曲线输出特性曲线的三个区域输出特性曲线的三个区域:截止区：截止区：iB=0，iC iCEO 0，三极管三极管如同工作于断开状态，如同工作于断开状态，此时，此时，vBE小小于死区电压于死区电压。放大区：放大区：vBE Vth，vCE反电压大于反电压大于饱和压降，饱和压降，此时，此时，发射结正偏，集发射结正偏，集电结反偏电结反偏。再次注意：管子正常工作时，再次注意：管子正常工作时，0.7V(0.7V(硅管）硅管）0.2V(0.2V(锗管）锗管）(1)1)共射极直流电流放大系数共射极直流电流放大系数 =（I IC CI ICEOCEO）/I IB BI IC C/I IB B v vCECE=const.=const.1.1.电流放大系数电流放大系数 2.3.4 BJT的主要参数的主要参数(2)(2)共射极交流电流放大系数共射极交流电流放大系数 =i iC C/i iB B v vCE=const.=const.(3)3)共基极直流电流放大系数共基极直流电流放大系数 =（I IC CI ICBOCBO）/I IE EI IC C/I IE E (4)4)共基极交流电流放大系数共基极交流电流放大系数 =i iC C/i iE E v vCBCB=const.=const.当当I ICBOCBO和和I ICEOCEO很小时，很小时，、，可以不，可以不加区分。加区分。与与间的关系：间的关系：2.2.极间反向电流极间反向电流(1)(1)集电极基极间反向饱和电流集电极基极间反向饱和电流I ICBOCBO 发射极开路时，集电结的反向饱和电流。发射极开路时，集电结的反向饱和电流。与单个与单个PNPN结的反偏电流结的反偏电流相同，相同，T T一定时为常数一定时为常数（取决于少子浓度）（取决于少子浓度）I ICBOCBO越小越好越小越好小功率硅管小功率硅管1VVB BVVE E PNPPNP管：管：V VC CVVB BVVVE E，且，且V VBEBEVVthth截止状态：截止状态：V VBEBEVVVthth，且，且V VCE CE V VBEBEPNPPNP管：管：放大状态：放大状态：V VC C V VB BVVE E，且，且V VBEBEVVVthth饱和状态：饱和状态：V VBEBEVVVB BVVE E放大放大V VBEBE1V1V截止截止饱和饱和V VBEBE0.7V0.7VV VCECE=0.3VV=0.3VVBEBE
