半导体器件基础.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第1章 半导体器件基础,1.3 半导体三极管,图 1 -28 几种半导体三极管的外形,1.3.1 三极管的结构及类型,图 1 29 三极管的结构示意图和符号,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1.3.2 三极管的三种连接方式,图 1 -30 三极管的三种连接方式,1.3.3 三极管的放大作用,1.载流子的传输过程,发射,(2),扩散和复合,(3),收集,图 1 31 三极管中载流子的传输过程,2.电流分配,图 1 -32 三极管电流分配,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),发射极电流,也由两部分组成：,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),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0.970.99将(-)式代入(-)式,可得,(1-10),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电流定律,即,将此式代入(1-10)式得,(1-12),经过整理后得,令,称为共发射极直流电流放大系数当,I,C,I,CBO,时,又可写成,(1-13),(1-14),则,其中,I,CEO,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表1 -3 三极管电流关系的一组典型数据,I,B,/mA,-0.001,0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05,I,C,/mA,0.001,0.01,0.56,1.14,1.74,2.33,2.91,I,E,/mA,0,0.01,0.57,1.16,1.77,2.37,2.96,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,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,1.3.4 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,1.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,2.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 三极管的输出特性,(1)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,I,CEO,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,2)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,。