《半导体器件基础》PPT课件.ppt

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1、第1章 半导体器件基础 1.3 半导体三极管半导体三极管 图 1 -28 几种半导体三极管的外形 第1章 半导体器件基础 1.3.1 三极管的结构及类型三极管的结构及类型 图 1 29 三极管的结构示意图和符号 第1章 半导体器件基础 无论是NPN型或是PNP型的三极管,它们均包含三个区:发射区、基区和集电区,并相应地引出三个电极：发射极（e)、基极(b)和集电极(c)。同时,在三个区的两两交界处,形成两个PN结,分别称为发射结和集电结。常用的半导体材料有硅和锗,因此共有四种三极管类型。它们对应的型号分别为：3A(锗PNP)、3B(锗NPN)、3C(硅PNP)、3D(硅NPN)四种系列。第1章

2、 半导体器件基础 1.3.2 三极管的三种连接方式三极管的三种连接方式 图 1 -30 三极管的三种连接方式第1章 半导体器件基础 1.3.3 三极管的放大作用三极管的放大作用 1.载流子的传输过程载流子的传输过程(1)发射(2)(2)扩散和复合(3)(3)收集图 1 31 三极管中载流子的传输过程第1章 半导体器件基础 2.电流分配电流分配 图 1 -32 三极管电流分配 第1章 半导体器件基础 集电极电流由两部分组成：和,前者是由发射区发射的电子被集电极收集后形成的,后者是由集电区和基区的少数载流子漂移运动形成的,称为反向饱和电流。于是有 (1-6)第1章 半导体器件基础 发射极电流也由两

3、部分组成：和。为发射区发射的电子所形成的电流,是由基区向发射区扩散的空穴所形成的电流。因为发射区是重掺杂,所以忽略不计,即。又分成两部分,主要部分是,极少部分是。是电子在基区与空穴复合时所形成的电流,基区空穴是由电源提供的,故它是基极电流的一部分。基极电流是与之差：(1-7)(1-8)第1章 半导体器件基础 发射区注入的电子绝大多数能够到达集电极,形成集电极电流,即要求。通常用共基极直流电流放大系数衡量上述关系,用来表示,其定义为(1-9)一般三极管的值为。将(-)式代入(-)式,可得(1-10)第1章 半导体器件基础 通常CBO,可将忽略,由上式可得出(1-11)三极管的三个极的电流满足节点

4、电流定律,即将此式代入(1-10)式得(1-12)第1章 半导体器件基础 经过整理后得 令 称为共发射极直流电流放大系数。当ICICBO时,又可写成(1-13)(1-14)第1章 半导体器件基础 则其中ICEO称为穿透电流,即 一般三极管的约为几十几百。太小,管子的放大能力就差,而过大则管子不够稳定。第1章 半导体器件基础 表表1 -3 三极管电流关系的一组典型数据三极管电流关系的一组典型数据 IB/mA-0.00100.010.020.030.040.05IC/mA0.0010.010.561.141.742.332.91IE/mA00.010.571.161.772.372.96第1章 半

5、导体器件基础 相应地,将集电极电流与发射极电流的变化量之比,定义为共基极交流电流放大系数,即故第1章 半导体器件基础 显然与,与其意义是不同的,但是在多数情况下,。例如,从表-知,在mA附近,设由mA变为mA,可求得第1章 半导体器件基础 1.3.4 三极管的特性曲线三极管的特性曲线 图 1 33 三极管共发射极特性曲线测试电路 第1章 半导体器件基础 1.输入特性输入特性 当不变时,输入回路中的电流与电压之间的关系曲线称为输入特性,即 图 1 -34 三极管的输入特性 第1章 半导体器件基础 2.输出特性输出特性 当不变时,输出回路中的电流与电压之间的关系曲线称为输出特性,即图 1 -35

6、三极管的输出特性 第1章 半导体器件基础 (1)截止区截止区 一般将的区域称为截止区,在图中为的一条曲线的以下部分。此时也近似为零。由于各极电流都基本上等于零,因而此时三极管没有放大作用。其实时,并不等于零,而是等于穿透电流ICEO。一般硅三极管的穿透电流小于A,在特性曲线上无法表示出来。锗三极管的穿透电流约几十至几百微安。当发射结反向偏置时,发射区不再向基区注入电子,则三极管处于截止状态。所以,在截止区,三极管的两个结均处于反向偏置状态。对三极管,BC。第1章 半导体器件基础 (2)放大区放大区 此时发射结正向运用,集电结反向运用。在曲线上是比较平坦的部分,表示当一定时,的值基本上不随CE而变化。在这个区域内,当基极电流发生微小的变化量时,相应的集电极电流将产生较大的变化量,此时二者的关系为 该式体现了三极管的电流放大作用。对于三极管,工作在放大区时.V,而。