半导体三极管BJT.ppt

单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,3.1.1 BJT的结构简介,3.1.2 BJT的电流分配与放大原理,>,3.1.3 BJT的特性曲线,3.1.4 BJT的主要参数,3.1 半导体三极管（BJT）,1,,3.1.1 BJT结构简介,三极管的构造核心：一块有两个相互联系的,PN,结单晶；,示意图如下,,发射区,发射极,，,用E或e,,表示（Emitter）,发射结(Je),基极,，,用B或b表示（Base）,集电极,，,用C或c,,表示（Collector）,集电区,基区,,集电结(Jc),2,,,,,,,,,两种类型的三极管,两种,BJT,类型,NPN,型和,PNP,型,及其符号,3.1.1 BJT简介,BJT,制造工艺：合金法、扩散法,3,,按材料：硅三极管、锗三极管,,按用途：高频管、低频管、功率管、开关管,,(国标) ：国产三极管的命名方案,3.1.1 BJT简介,BJT,的分类,BJT的外形图,4,,3.1.2,BJT,的电流分配与放大原理,,结构特点：,•,发射区的掺杂浓度最高；,•,集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；,•,基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。

管芯结构剖面图,5,,三极管的放大原理归结为,,外部条件：,发射结正偏，集电结反偏,,内部机制：,载流子传输,,发射区：发射载流子（I,E,）,,基 区：载流子复合（I,B’,）与扩散,,集电区：收集扩散载流子（I,nC,）并存在反向漂移电流（I,CBO,）,,载流子的传输过程,3.1.2 BJT的电流分配与放大原理,1. 内部载流子的传输过程,以上看出，三极管内有两种载流子(自由电子和空穴)都参与导电，故称为双极型三极管或,BJT,(Bipolar Junction Transistor)以NPN为例）,,6,,载流子的传输过程,通常,i,nC,>>,I,CBO,,,为电流放大系数，,与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，,一般,,,= 0.90.99,2. 电流分配关系,3.1.2 BJT的电流分配与放大原理,i,C,=,i,nC,+,I,CBO,i,B,=,i,B’,-,I,CBO,i,E,=,i,B,+,i,C,（1）三个电极电流总关系,,（2）基极电流传输系数,,7,,由,,,是另一个电流放大系数，,同样，它也与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关一般,,,,>> 1,可得,3.1.2 BJT的电流分配与放大原理,和,所以,（3）集电极电流放大系数,,8,,（3）共集电极接法,，集电极作为公共电极，用,CC,表示;,（2）共基极接法,，,基极作为公共电极，用,CB,表示。

1）共发射极接法,，发射极作为公共电极，用,CE,表示；,BJT的三种组态,3. 三极管的三种电路组态（原型电路）,3.1.2 BJT的电流分配与放大原理,9,,电压增益（电压放大倍数）,电流增益,互阻增益,互导增益,信号源,负载,3. 放大作用简释（1）,模拟信号的放大,（补1.2.1）,3.1.2 BJT的电流分配与放大原理,10,,若,,v,I,= 20mV,使,当,则,电压放大倍数,I,B,,i,E,= -1 mA，,,i,C,=  ,i,E,= -0.98 mA，,,v,O,= -,i,C,•,,R,L,= 0.98 V，,,= 0.98 时，,（2） 共基极放大,3.1.2 BJT的电流分配与放大原理,R,L,e,c,b,1k,,共基极放大电路,V,EE,V,CC,V,EB,I,E,I,C,+,-,,v,I,+,v,EB,,v,O,+,-,+,i,C,+,i,E,I,B,+,i,B,11,,+,-,+,-,b,c,e,R,L,1k,,共射极放大电路,共射极放大电路,V,BB,V,CC,V,BE,I,B,I,E,I,C,,v,I,+,v,BE,,v,O,+,-,+,i,C,+,i,E,+,i,B,,v,I,= 20mV,,设,若,则,电压放大倍数,,i,B,= 20 uA,,v,O,= -,i,C,•,,R,L,= -0.98 V,,= 0.98,使,（3） 共射极放大,3.1.2 BJT的电流分配与放大原理,12,,两个条件,,（1）,内部条件：,发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。

2）,外部条件：,发射结正向偏置，集电结反向偏置思考1：,可否用两个二极管相连构成一个三极管？,,思考2：,可否将e和c交换使用,,思考2：,外部条件对PNP管和NPN管各如何实现？,I,E,=,I,B,+,I,C,,I,C,=β,I,B,,I,C,=α,I,E,综上所述，三极管的放大作用，是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的3.1.2 BJT的电流分配与放大原理,一组公式,13,,+,-,b,c,e,共射放大电路,V,BB,V,CC,v,BE,i,C,i,B,+,-,v,CE,,i,B,=,f,(,v,BE,),,,v,CE,=const,(2) 当,V,CE,≥1V,时，集电结进入反偏状态（∵,V,CB,=,V,CE,–,V,BE,>0,）；集电结收集电子，使基区复合减少，达到相同的,I,B,需要更大,V,BE,，,表现为特性曲线右移这是正常使用状态,v,CE,= 0V,v,CE,= 0V,v,CE,,,1V,(1) 当,V,CE,=0V,时，相当于C和E短接，表现为PN结的正向伏安特性曲线1. 共射电路输入特性曲线,3.1.3 BJT的特性曲线,14,,①死区,,②非线性区,③线性区,,(3) 输入特性曲线分为三个部分,3.1.3 BJT的特性曲线,15,,饱和区：,特征－,I,C,明显受,V,CE,控制,该区域内，一般,V,CE,＜0.7V(硅管)。

即处于,发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小,i,C,=,f,(,v,CE,),,,i,B,=const,输出特性曲线的三个区域,截止区：,特征－,I,C,接近零,,该区域相当,i,B,=0的曲线下方此时，,发射结反偏或正偏电压很小，集电结反偏,放大区：,特征－,I,C,平行于,V,CE,轴,,该区域内，曲线基本平行等距此时，,发射结正偏，集电结反偏,2. 共射电路输出特性曲线,3.1.3 BJT的特性曲线,16,,(,1)共发射极直流电流放大系数,,,=,I,C,/,I,B,,V,CE,=const,1. 电流放大系数,,3.1.4 BJT的主要参数,17,,,,=,,I,C,/,,I,B,,v,CE,=const,3.1.4 BJT的主要参数,(2) 共发射极交流电流放大系数,,18,,=,I,C,/,I,E,,,,V,CB,=const,,(,4) 共基极交流电流放大系数,α,,,,α,=,,I,C,/,,I,E,,,V,CB,=const,当,BJT,工作于放大区时， ≈,,、 ≈,,，可以不加区分3.1.4 BJT的主要参数,(3) 共基极直流电流放大系数,19,,,(2) 集射间反向饱和电流,I,CEO,,基极开,路时，晶体管的穿透电流。

1) 集基间反向饱和电流,I,CBO,,,,发射极开,路时，集电结的反向饱和电流3.1.4 BJT的主要参数,2. 极间反向电流,I,CEO,=（1+ ）,I,CBO,20,,I,CEO,即输出特性曲线,I,B,=0那条曲线所对应的,Y,坐标的数值I,CEO,也称为集电极发射极间穿透电流3.1.4 BJT的主要参数,（3）穿透电流在特性曲线上表现,21,,(1) 集电极最大允许电流,I,CM,(2) 集电极最大允许功率损耗,P,CM,注意：任何时候晶体管功耗,P,C,=,I,C,V,CE,,3.,极限参数,3.1.4 BJT的主要参数,22,,,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,——基极开路时集射间的击穿电压，它与穿透电流直接联系,几个击穿电压有如下关系,,V,(BR)CBO,＞,V,(BR)CEO,＞,V,(BR) EBO,b,c,e,V,CC,I,CEO,3.1.4 BJT的主要参数——,3.,极限参数,(,3) 反向击穿电压,23,,极限参数决定晶体管是否能安全工作,,由,P,CM、,I,CM,和,V,(BR)CEO,在输出特性曲线上可以确定,晶体管安全工作区,。

4) 晶体管安全工作区,3.1.4 BJT的主要参数——,3.,极限参数,输出特性曲线上的过损耗区和击穿区,24,,,BJT,构造与,BJT,类型,,BJT,的电流分配关系,,BJT,的放大作用：条件、机理,,BJT,的主要工作参数：,,、,、,I,CEO,本节中的有关概念,{end},,BJT,的特性曲线：输入、输出,,BJT,的主要极限参数，安全工作区,25,,思考与习题,思考题：,,P.81-3.1.1 、 3.1.3、 3.1.6,习题：,,P.140-3.1.1 、 3.1.2、 3.1.4,26,,。