资源描述：
《《双极晶体管》课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第三章双极晶体管晶体管(半导体三极管)是由两个PN结构成的三端器件，由于两个PN结靠得很近，它具有放大电信号的能力，因此在电子电路中获得了更广泛的应用。晶体管按使用要求的不同一般分为高頻管和低頻管,小功率管和大功率管,高反压管和开关管等。低频小功率晶体管，指特征频率3MHz以下，功率小于1W的晶体管，主要用于各种电子设备中的低放、功放管。高频小功率晶体管，指特征频率大于3MHz，功率小于1W的晶体管，主要用于高频振荡电路、放大电路中。低频大功率晶体管，指特征频率3MHz以下，功率大于1W的晶体管，这类晶体管品种较多，应用范围广，如低频功率放大电
2、路中功放管，各种大电流输出稳压电源中作为调整管，低速开关电路中作开关管。高频大功率晶体管，指特征频率大于3MHz，功率大于1W的晶体管，用于无线通讯设备的功率驱动，放大和用于低频功率放大、开关和稳压电路中。其两个PN结分别称为发射结和集电结，两个结将晶体管分为发射区,基区和集电区,由三个区引出的电极分别称为发射极,基极和集电极。一.晶体管的直流特性1.晶体管的基本结构和杂质分布按制作工艺和管芯结构形式晶体管可分为合金管,合金扩散管,台面管,双扩散管和平面管等晶体管的基区杂质分布有两种形式。一种是均匀基区晶体管,载流子在基区内的传输主要靠扩散进行
3、，又称为扩散型晶体管；一种基区杂质分布是缓变的，这类晶体管的基区存在自建电场,载流子在基区内除了扩散运动外,还存在漂移运动，而且常以漂移运动为主，又称漂移晶体管。2.晶体管的放大机理（1）晶体管的直流电流放大系数工作在放大状态的NPN管终端电流（3-101）共基极直流电流放大系数：（3-102）共发射极直流电流放大系数：（3-103）在共基极运用时：（3-110）（3-111）（3-112）晶体管要具备放大能力,必须满足以下条件：发射区杂质浓度比基区杂质浓度高得多,以保证发射效率接近1。基区宽度小于少子扩散长度,保证基区输运系数接近1。发射结必
4、须正偏,使re小;集电结反偏,使rc大。对NPN管：（3-104）晶体管发射效率：（3-105）基区输运系数：（3-106）为了分析晶体管的电流放大系数与晶体管结构因素和工艺因素之间的关系,并反映电流传输过程中的各种损失,共基极直流电流放大系数分解为：集电区倍增因子：（3-107）雪崩倍增因子M：（3-108）（2）晶体管的放大作用在共发射极运用时：（3-109）3.晶体管的输入,输出特性共基极输入特性：随而指数上升，与正向PN结特性一致。随着增加，上升得更快，这是因为基区宽度W随增加而减少，从而增大。共基极输出特性：时，集电极电流为反向饱和电
5、流；按的规律随增加，若一定，基本不随变化，下将到0以后才逐步下降到0，这是因为只有当集电结处于正偏状态后，才能阻止发射区注入基区的电子流向集电区。此时，晶体管进入饱和区。共发射极输入特性：与正向PN结伏安特性相似，随集电结电压增加而基极电流减少；这是因为集电结电压增加使基区宽度减小，基区复合电流减少，故基极电流减少。共发射极输出特性：当基极电流为0时，流过晶体管的电流为；随着的增加，以的规律上升。随增加略上升，这是因为减少而使增大的结果。当减少到一定值（硅管为0.7V）而使集电结正偏，迅速下降，进入饱和区。晶体管输出特性分为三个区域：Ⅰ为线性工
6、作区，Ⅱ为饱和区，Ⅲ为截止区．I区工作的晶体管，发射结处于正偏，集电结处于反偏，Ⅱ区工作的晶体管，发射结和集电结均处于正偏；Ⅲ区工作的晶体管发射结和集电结都为反偏。4．晶体管直流电流—电压方程均匀基区晶体管的直流电流—电压方程，假设：(1)发射结和集电结是理想的突变结，发射区、基区和集电区的杂质为均匀分布；(2)晶体管是一维的，发射结与集电结面积相等；(3)外加电压全部降落在PN结势垒区内；(4)发射区与集电区的长度比少子扩散长度大得多；(5)不考虑势垒区内的复合、产生，通过势垒区的电流不变；(6)小注入状态。首先求出晶体管管内载流子浓度分布：
7、（3-113）（3-114）（3-115）（3-116）（3-117）（3-118）（3-119）（3-120）基区非平衡载流子的连续性方程为：（3-121）（3-122）（3-123）将边界条件代入得：（3-124）将上式中的双曲函数按台劳级数展开，只取一次幂，（3-125）在放大状态，集电结反偏，基区集电结界面的电子浓度趋近于零，则上式又可简化为：（3-126）发射区和集电区的空穴浓度可以通过求解稳态空穴连续性方程，再代入边界条件获得。发射区少子浓度分布：（3-127）按台劳级数展开，取一次幂得：（3-128）发射区空穴沿着（-x）方向线性
8、下降，直到下降到平衡值。集电区少子浓度分布：（3-129）（3-130）（3-131）再推导出均匀基区晶体管内电流密度的分布：已假设外加电压全部降落在
