双极型晶体管工作原理

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1、4.4双极性晶体管大功率达林顿晶体管双极型晶体管是由三层杂质半导体构成的器件。它有三个电极，所以又称为半导体三极管、晶体三极管等，以后我们统称为晶体管。常见的晶体管其外形如图示。晶体管的结构及电路符号为了得到性能优良的晶体管，必须保证管内结构：①.发射区相对基区要重掺杂；②.基区要很窄（2微米以下）；③.集电结面积要大于发射结面积。例如：3DG6即为硅NPN型高频小功率管。3AX18即为锗PNP型低频小功率管。晶体管类型4.4.1晶体管的工作原理当晶体管处在发射结正偏、集电结反偏的放大状态下，管内载流子

2、的运动情况可用下图说明。cICeIENPNIBRCUCCUBBRB15Vb①.发射区向基区注入电子②.电子在基区中边扩散边复合③.电子被集电区收集IENIEP根据电荷守衡有ICN+IBN=IENICNIEP<

3、呼全部地传输到反偏的集电结回路中去。这是晶体管能实现放大功能的关键所在。cICeIENPNIBRCUCCUBBRB15VbIBNIEPIENICN④.集电结少子漂移集电结反偏，两边少子飘移形成反向饱和电流ICBO。ICBO二.电流分配关系由以上分析可知，晶体管三个电极上的电流与内部载流子传输形成的电流之间有如下关系：可见，在放大状态下，晶体管三个电极上的电流不是孤立的，它们能够反映非平衡少子在基区扩散与复合的比例关系。这一比例关系主要由基区宽度、掺杂浓度等因素决定，管子做好后就基本确定了。cICeIEN

4、PNIBRCUCCUBBRB15VbIBNIENICNICBO1.为了反映扩散到集电区的电流ICN与基区复合电流IBN之间的比例关系，定义共发射极直流电流放大系数为其含义是：基区每复合一个电子，则有个电子扩散到集电区去。值一般在20~200之间。确定了值之后，可得式中称为穿透电流cICeIENPNIBRCUCCUBBRB15VbIBNIENICNICBO这是今后电路分析中常用的关系式。由于ICBO极小，在忽略其影响时，晶体管三个电极上的电流近似有：cICeIENPNIBRCUCCUBBRB15Vb根据上

5、式，不难求得2.为了反映扩散到集电区的电流ICN与射极注入电流IEN的比例关系，定义共基极直流电流放大系数为显然，<1，一般约为0.97~0.99。cICeIENPNIBRCUCCUBBRB15VbIBNIENICN由于和都是反映晶体管基区扩散与复合的比例关系，只是选取的参考量不同，所以两者之间必有内在联系。由、的定义可得三.晶体管的放大作用4.4.2晶体管伏安特性曲线及参数晶体管有三个电极，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。实际中有共发射极、共集电极和共

6、基极三种基本接法，如图所示。共发射极共集电极共基极其中，共发射极接法更具代表性，所以我们主要讨论共发射极伏安特性曲线。晶体管共发射极特性曲线晶体管特性曲线包括输入和输出两组特性曲线。这两组曲线可以在晶体管特性图示仪的屏幕上直接显示出来，也可以用图示电路逐点测出。mAVViBiCUCCUBBRCRB＋－uBE＋－uCE＋－mA实测的共射输出特性曲线如图下所示:一、共发射极输出特性曲线共射输出特性曲线是以iB为参变量时，iC与uCE间的关系曲线，即临界饱和线mAVViBiCUCCUBBRCRB＋－uB

7、E＋－uCE＋－mAuCE/V5101501234iC/mA放大区40A10A0A20AIB=30AB＝－ICBOI截止区饱和区uCE=uBE共发射极输出特性曲线在输出特性曲线上可分为三个工作区，分别对应于晶体管的三种工作种状态，即放大、截止和饱和状态。特点：①.基极电流iB对集电极电流iC有很强的控制作用，即iB有很小的变化量ΔIB时，iC就会有很大的变化量ΔIC。反映在特性曲线上，为两条不同IB曲线的间隔。1.放大区条件：e结正偏（IB>0），c结反偏（uCE≥uBE）。uCE/V510

8、1501234IB＝40A30A20A10A0AB＝－ICBOiC/mAI放大区uCE=uBE为此，定义共发射极交流电流放大系数：②②.uCE变化对IC的影响很小。在特性曲线上表现为iB一定而uCE增大时，曲线仅略有上翘（iC略有增大）。由于基调效应很微弱，uCE在很大范围内变化时IC基本不变。因此，当IB一定时，集电极电流具有恒流特性。原因：基区宽度调制效应（Early效应）或简称基调效应临界饱和线iC不受iB控制，表现为不同i