晶体管原理(3-1)-陈星弼+张庆中.ppt

第 3 章 双极结型晶体管,3.1 双极结型晶体管基础,PN 结正向电流的来源是多子，所以正向电流很大；反向电流的来源是少子，所以反向电流很小如果给反偏 PN 结提供大量少子，就能使反向电流提高给反偏 PN 结提供少子的方法之一是在其附近制作一个正偏 PN 结，使正偏 PN 结注入的少子来不及复合就被反偏 PN 结收集而形成很大的反向电流反向电流的大小取决于正偏 PN 结偏压的大小通过改变正偏 PN 结的偏压来控制其附近反偏 PN 结的电流的方法称为 双极晶体管效应，由此发明的双极结型晶体管获得了诺贝尔物理奖美国贝尔实验室发明的世界上第一支锗点接触式双极型晶体管随后出现了结型双极型晶体管双极型晶体管有两种基本结构：PNP 型和 NPN 型，其结构示意图和在电路图中的符号如下N,N,N,P,P,P,E,E,E,E,B,B,B,B,C,C,C,C,3.1.1 双极结型晶体管的结构,双极结型晶体管 ( Bipolar Junction Transistor) 简称为双极型晶体管，或晶体管均匀基区晶体管：基区掺杂为均匀分布少子在基区主要作扩散运动，又称为 扩散晶体管缓变基区晶体管：基区掺杂近似为指数分布，少子在基区主要作漂移运动，又称为 漂移晶体管。

P,N+,N,0,xjc,xje,,,,,,,,,,,,NE(x),NB(x),NC,x,0,xjc,xje,加在各 PN 结上的电压为,PNP 管，,NPN 管，,根据两个结上电压的正负，晶体管有 4 种工作状态，,E 结＋＋－－,工 作 状 态 放大状态，用于模拟电路 饱和状态，用于数字电路 截止状态，用于数字电路 倒向放大状态,C 结－＋－＋,,,,,,,,,,3.1.2 偏压与工作状态,均匀基区晶体管在 4 种工作状态下的少子分布图,放大状态：,饱和状态：,截止状态：,倒向放大状态：,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3.1.3 少子浓度分布与能带图,,均匀基区 NPN 晶体管在平衡状态下的能带图,,,,,,,,,,,,,,,,EC,EF,EV,N,N,P,均匀基区 NPN 晶体管在 4 种工作状态下的能带图,,放大状态：,饱和状态：,截止状态：,倒向放大状态：,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3.1.4 晶体管的放大作用,晶体管放大电路有两种基本类型：共基极接法 与 共发射极接法 。

B,E,C,B,P,N,P,NE,NB,NC,IE,IB,IC,,,E,C,B,N,P,IE,IB,,,,,,,P,E,NE,NB,NC,IC,为了理解晶体管中的电流变化情况，先复习一下 PN 结中的正向电流V,P区,N区,0,,,,,,,以 PNP 管为例忽略势垒区产生复合电流， 处于放大状态的晶体管内部的各电流成分如下图所示，,从 IE 到 IC ，发生了两部分亏损：InE 与 Inr 要减小 InE ，就应使 NE >> NB ；,要减小 Inr ，就应使 WB << LB 定义：发射结正偏，集电结零偏时的 IC 与 IE 之比，称为共基极直流短路电流放大系数，记为 ，即：,定义：发射结正偏，集电结反偏时的 IC 与 IE 之比，称为共基极静态电流放大系数，记为 hFB ，即：,,定义：发射结正偏，集电结零偏时的 IC 与 IB 之比，称为共发射极直流短路电流放大系数，记为 ，即：,定义：发射结正偏，集电结反偏时的 IC 与 IB 之比，称为共发射极静态电流放大系数，记为 hFE ，即：,α 与 hFB以及 β 与 hFE 在数值上几乎没有什么区别，但是若采用 α 与 β 的定义，则无论对 α 与 β 本身的推导还是对晶体管直流电流电压方程的推导，都要更方便一些，所以本书只讨论 α 与 β 。

根据晶体管端电流之间的关系：IB = IE - I C ，及 α 与 β 的定义，可得 α 与 β 之间的关系为,对于一般的晶体管，α = 0.950 ~ 0.995 ，β = 20 ~ 200 除了上面两种直流电流放大系数外，还有 直流小信号电流放大系数（也称为 增量电流放大系数）和 高频小信号电流放大系数直流小信号电流放大系数的定义是,。