双极性晶体管的结构及类型.ppt

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1、1.1.双极性晶体管的结构及类型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。双极性晶体管的结构如图所示。它有两种类型它有两种类型:NPN型和型和PNP型。型。图图1.3.1 三极管结构示意图三极管结构示意图 发射极发射极Emitter 基极基极Base集电极集电极Collector 结构特点结构特点：（：（1）基区很薄，且掺杂浓度很低；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；）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。）集电结的结面积很大。上述结构特点构成了上述结构特点构成了晶体管具有放大作用的内部条件晶体管具有放大

2、作用的内部条件。图图1.3.2 三极管外形图三极管外形图双极性晶体管的常见外形图如图双极性晶体管的常见外形图如图1.3.2所示。所示。2.2.晶体管的电流放大作用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。对于发射结正偏，集电结反偏。对于NPN管，管，VC VB VE；对于；对于PNP管，管，VE VB VC。（2）晶体管内部载流子的运动（如晶体管内部载流子的运动（如图图所示）所示）发射区：发射载流子；集电区：收集载流子；基区：传发射区：发射载流子；集电区：收集载流子；基区：传送和控制载流子送和控制载流子 以上看出，三极管内有两种

3、载流子以上看出，三极管内有两种载流子(自由电子和空穴自由电子和空穴)参参与导电，故称为双极型三极管。或与导电，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晶体管的电流分配关系根据传输过程可知根据传输过程可知 IC=InC+ICBOIB=IB-ICBO通常通常 IC ICBOIE=IB+IC 为共基直流电流放大系数，为共基直流电流放大系数，它只它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关与外加电压无关。一般。一般 =0.9 0.99图图1.3.4晶体管的电流分配关系晶体管的电流分配

4、关系根据根据IE=IB+IC IC=InC+ICBO且令且令ICEO=(1+)ICBO（穿透电流）（穿透电流）是共射直流电流放大系数，是共射直流电流放大系数，同样，它也只与管子的结同样，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。构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般一般 当输入为变化量（动态量）时，相应的电流放大倍数为当输入为变化量（动态量）时，相应的电流放大倍数为交流电流放大倍数：交流电流放大倍数：3.3.晶体管的共射特性曲线晶体管的共射特性曲线（1）输入特性曲线输入特性曲线 iB=f(vBE)vCE=const(b)当当vCE1V时，时，vCB=vCE-vBE0，集电结已进

5、入反偏状，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，基区复合减少，同样的态，开始收集电子，基区复合减少，同样的vBE下下IB减小，减小，特性曲线右移。特性曲线右移。(a)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。vCE=0V vCE 1V图图1.3.6+-bce共射极放大电路VBBVCCvBEiCiB+-vCERbRc图图1.3.5（2）输出特性曲线输出特性曲线（图）（图）饱和区：饱和区：iC明显受明显受vCE控制，该区域控制，该区域内，内，vCE=VCES0.7V(硅管硅管)。此时，。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电发射结正偏，集电结正偏或反偏电压

6、很小压很小。iC=f(vCE)iB=const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：iC接近零的区域，相当接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时，的曲线的下方。此时，vBE小于死区小于死区电压，集电结反偏电压，集电结反偏。放大区：放大区：iC平行于平行于vCE轴的区域，曲线基本平行等距。此时，轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，发射结正偏，集电结反偏集电结反偏。图图1.3.74.4.晶体管的主要参数晶体管的主要参数（1）直流参数）直流参数(a)a)共射直流电流放大系数共射直流电流放大系数 =（ICICEO）/IBIC/IB vCE=const图图1.3.

7、8(c)极间反向电流极间反向电流(i)集电极基极间反向饱集电极基极间反向饱和电流和电流ICBO 发射极开发射极开路时，集电结路时，集电结的反向饱和电流。的反向饱和电流。图图1.3.9(b)共基直流电流放大系数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集电极发射极间的穿透电流ICEO ICEO=（1+）ICBO 基极开基极开路时，集电极与发射极间的穿透电流。路时，集电极与发射极间的穿透电流。图图1.3.10ICEO图图1.3.11（2）交流参数）交流参数(a)a)共射交流电流放大系数共射交流电流放大系数(b)b)共基交流电流放大系数共基交流电流放大系

8、数 当当ICBO和和ICEO很小时，很小时，、，可以，可以不加区分。不加区分。图图1.3.12（3）极限参数）极限参数(a)集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM(b)最大集电极耗散功率最大集电极耗散功率PCMPCM=iCvCE=const (c)反向击穿电压反向击穿电压 V(BR)CBO发射极开路时的集电结反向击穿电压。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。集电极开路时发射结的反向击穿电压。V(BR)CEO基极开路时基极开路时C极和极和E极间的击穿电压。极间的击穿电压。其关系为：其关系为：V(BR)CBOV(BR)CEOV(BR)EBO图图1

9、.3.13 由由PCM、ICM和和V(BR)CEO在输出特性曲线上可以在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。确定过损耗区、过电流区和击穿区。图图1.3.14 输出特性曲线上的过损耗区和击穿区输出特性曲线上的过损耗区和击穿区5.5.温度对晶体管特性及参数的影响温度对晶体管特性及参数的影响（1）温度对）温度对ICBO 的影响的影响(a)(a)I ICBOCBO是集电结外加反向电压平衡少子的漂移运动形成的；是集电结外加反向电压平衡少子的漂移运动形成的；(b)(b)温度升高温度升高1010o oC C，I ICBOCBO增加约一倍增加约一倍;(c)(c)硅管的硅管的I ICBOCBO 比

10、锗管小得多，所以受温度的影响也小得多。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）温度对输入特性 的影响的影响 温度升高温度升高1 1o oC C，V VBE BE 减小约减小约2 2，具有负的温度系数。若，具有负的温度系数。若V VBE BE 不变，则当温度升高时，不变，则当温度升高时，i iB B将将增大，正向特性将左移；反之增大，正向特性将左移；反之亦然。亦然。T=60oC T=20oC图图1.3.15（3）温度对输出特性的影响）温度对输出特性的影响 温度升高，温度升高，I IC C增大，增大，增大。增大。温度每温度每升高升高1o oC C，要增加要增加 0.5%1.0

11、%图图1.3.166.6.光电三极管光电三极管Back 光电三极管依照光照的强度来控制集电极电流的大小，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。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。图图1.3.17图图1.3.18思考题思考题 1.既然既然BJT具有两个具有两个PN结，可否用两个二极管相联结，可否用两个二极管相联以构成一只以构成一只BJT，试说明其理由。，试说明其理由。2.能否将能否将BJT的的e、c两个电极交换使用，为什么？两个电极交换使用，为什么？3.为什么说为什么说BJT是电流控制型器件？是电流控制型器件？例例

12、 题题 例例 图图1.3.19 所示各晶体所示各晶体管处于放大工作状态，已知管处于放大工作状态，已知各电极直流电位。试确定晶各电极直流电位。试确定晶体管的类型（体管的类型（NPN/PNP、硅硅/锗），并说明锗），并说明x、y、z 代表的电极。代表的电极。图图1.3.19提示：提示：（1）晶体管工作于放大状态的条件：）晶体管工作于放大状态的条件：NPN管：管：VC VBVE，PNP管：管：VEVBVC；（；（2）导通电压：硅管）导通电压：硅管|VBE，硅管硅管|VBE，例例 已知已知NPN型硅管型硅管T1 T4 各电极的直流电位如表所示，各电极的直流电位如表所示，试确定各晶体管的工作状态。试确定

13、各晶体管的工作状态。晶体管晶体管T1T2T3T4VB/V0.71-10VE/V00.3-1.70VC/V50.7015工作状态工作状态提示：提示：NPN管（管（1）放大状态：）放大状态：VBE Von,VCE VBE;（2）饱和状态：饱和状态：VBE Von,VCE VBE;（3）截止状态：）截止状态：VBE Von表表放大放大饱和饱和放大放大 截止截止例例1-7 图图1.3.20 所示电路中，晶体管为硅管，所示电路中，晶体管为硅管，VCES=0.3V。求：当。求：当VI=0V、VI=1V 和和VI=2V时时VO=?图图1.3.20 解：解：(1)VI=0V时，时，VBE Von，晶体管截止，

14、晶体管截止，IC=IB=0，VO=VCC=12V。(3)VI=2V时：时：(2)VI=1V时：时：作业：作业：P67P676969：小小小小 结结结结 本讲主要介绍了以下基本内容：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：双极性晶体管的结构和类型：NPNNPN、PNPPNP 晶体管的电流放大作用和电流分配关系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内部条件 晶体管具有放大作用的外部条件晶体管具有放大作用的外部条件 I IE E=I IB B+I IC C=(1+=(1+)I IB B，I IC C=I IB B，晶体管的特性及参数晶体管的特性及参数 V VBEBE、V Vonon 晶体管的三个工作状态晶体管的三个工作状态 温度对晶体管参数的影响温度对晶体管参数的影响 简要介绍了光电三极管。简要介绍了光电三极管。