半导体基础知识-三极管1

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1、第二章晶体三极管参考书籍：谢嘉奎《电子线路》线性部分晶体三极管又称双极型晶体管(BJT)，一般由两个背靠背的PN结构成，根据这两个PN结的排列方式不同，三极管分为NPN型和PNP型两种。NPN型CPNNEB发射区集电区基区基极发射极集电极集电结发射结PNP型NPPEB基区发射结集电结集电区发射区集电极C发射极基极BETCNPNBETCPNP晶体三极管和晶体二极管一样都是非线性器件，它的主要特性与其工作模式有关。晶体三极管有三种工作模式：放大模式饱和模式截止模式2.2放大模式下的工作原理放大模式是指晶体管工作在发射结正偏、集电结反偏的模式。这时它呈现的主要特性是正向受控作用，即三极管的集电极

2、电流和发射极电流只受正偏发射结电压的控制，而几乎不受反偏集电结电压的控制。这种作用是实现放大器的基础。2.2.1三极管的放大作用和载流子的运动以NPN型三极管为例讨论图1.3.4三极管中的两个PN结cNNPebbec表面看三极管若实现放大，必须从三极管内部结构和外部所加电源的极性来保证。不具备放大作用三极管内部结构要求：1.发射区高掺杂。2.基区做得很薄。通常只有几微米到几十微米，而且掺杂较少。三极管放大的外部条件：外加电源的极性应使发射结处于正向偏置状态，而集电结处于反向偏置状态。3.集电结面积大。becRcRb三极管中载流子运动过程IEIB1.发射发射区的电子越过发射结扩散到基区，基区

3、的空穴扩散到发射区—形成发射极电流IE(基区多子数目较少，空穴电流可忽略)。2.复合和扩散电子到达基区，少数与空穴复合形成基极电流Ibn，复合掉的空穴由VBB补充。多数电子在基区继续扩散，到达集电结的一侧。图1.3.5三极管中载流子的运动becIEIBRcRb三极管中载流子运动过程3.收集集电结反偏，有利于收集基区扩散过来的电子而形成集电极电流Icn。其能量来自外接电源VCC。IC另外，集电区和基区的少子在外电场的作用下将进行漂移运动而形成反向饱和电流，用ICBO表示。ICBO图1.3.5三极管中载流子的运动beceRcRb三极管的电流分配关系IEpICBOIEICIBIEnIBnICnI

4、C=ICn+ICBOIE=ICn+IBn+IEp=IEn+IEp一般要求ICn在IE中占的比例尽量大。而二者之比称共基直流电流放大系数，即一般可达0.95~0.99三个极的电流之间满足节点电流定律，即IE=IC+IB代入(1)式，得其中：共射直流电流放大系数。上式中的后一项常用ICEO表示，ICEO称穿透电流。当ICEO<

5、2.91IE/mA00.010.571.161.772.372.961.任何一列电流关系符合IE=IC+IB，IB

6、O，称为穿透电流。根据和的定义，以及三极管中三个电流的关系，可得故与两个参数之间满足以下关系：直流参数与交流参数、的含义是不同的，但是，对于大多数三极管来说，与，与的数值却差别不大，计算中，可不将它们严格区分。2.2.2.三极管的电流放大作用从三极管中载流子的运动情况可知，我们只要在制造上将基区做得很薄，掺杂浓度又低，那么从发射区扩散过来的电子将绝大部分越过基区流向集电极，形成集电极电流IC，只有很小一部分流向基极形成基极电流IB，三极管在制成以后，IC和IB的比例基本保持一定。因此我们可以通过改变IB的大小控制IC，这就是所谓的三极管的电流放大作用。2.3晶体三极管的伏安

7、特性曲线晶体管伏安特性曲线是描述晶体管各极电流与极间电压关系的曲线。晶体管有三个电极，通常用其中两个分别作输入、输出端，第三个作公共端，这样可以构成输入和输出两个回路。在晶体管的三种基本接法中，我们主要讨论应用最广的共发射极伏安特性曲线。2.3.1输入特性曲线族共发射极输入特性曲线是指VCE为参变量，输入电流IB与输入电压VBE之间的关系曲线，即1）VCE=0V，相当于集电极和发射极短路，类似于PN结伏安特性曲线。2）V