数字电子技术--1.3 双极型半导体三极管

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1、1.3.1三极管的结构1.3.2三极管电流的分配与控制1.3.3三极管的电流关系1.3.4三极管的特性曲线1.3.5半导体三极管的参数1.3.6半导体三极管的型号1.3双极型三极管7/19/20211.3.1三极管的结构双极型半导体三极管的结构示意图如图所示。它有两种类型:NPN型和PNP型。e-b间的PN结称为发射结(Je)c-b间的PN结称为集电结(Jc)中间部分称为基区，连上电极称为基极，用B或b表示（Base）；一侧称为发射区，电极称为发射极，用E或e表示（Emitter）；另一侧称为集电区和集电极，用C或

2、c表示（Collector）。7/19/2021掺杂浓度：发射区最大，集电区次之，基区最小。体积：集电区最大，发射区次之，基区最小。基区厚度一般在几个微米至几十个微米。1.3.2三极管的电流分配与控制双极型半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。若在放大工作状态：发射结加正向电压，集电结加反向电压。现以NPN型三极管的放大状态为例，来说明三极管内部的电流关系，见图02.02。(动画2-1)图02.02双极型三极管的电流传输关系7/19/2021发射结发射电子：从发射区正偏将有大量的电子向基区扩散，形成的电

3、流为IEN。从基区向发射区也有空穴的扩散运动，但其数量小，形成的电流为IEP。这是因为发射区的掺杂浓度远大于基区的掺杂浓度。基区复合电子：形成的电流是IBN。集电区收集电子：因基区很薄，在集电结反偏电压的作用下，电子在基区停留的时间很短，很快被集电极所收集，形成集电极电流ICN。另外因集电结反偏，使集电结区的少子形成漂移电流ICBO。于是可得如下电流关系式:IC=ICN+ICBOIB=IEP+IBN－ICBOIE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN=(ICN+ICBO)+(IBN+IEP－ICBO)IE=IC+

4、IB1.3.3三极管的电流关系(1)三种组态双极型三极管有三个电极，其中两个可以作为输入,两个可以作为输出，这样必然有一个电极是公共电极。三种接法也称三种组态，见图02.03。共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示;共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示。共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示；图02.03三极管的三种组态7/19/2021(2)三极管的电流放大系数对于集电极电流IC和发射极电流IE之间的关系可以用系数来说明，定义:称为共基极直流电流放大系数。它表示最后达到集电极的电子电流ICN与总发

5、射极电流IE的比值。的值小于1,但接近1。IC=ICN+ICBO=IE+ICBO(IC+IB)定义:=IC/IB称为共发射极接法直流电流放大系数。于是因≈1,所以>>11.3.4三极管的特性曲线iB是输入电流，vBE是输入电压，加在B、E两电极之间。iC是输出电流，vCE是输出电压，从C、E两电极取出。输入特性曲线——iB=f(vBE)vCE=const输出特性曲线——iC=f(vCE)iB=const共发射极接法三极管的特性曲线，即7/19/2021共发射极接法的供电电路和电压-电流关系如图所示。图共发射

6、极接法的电压-电流关系简单地看，输入特性曲线类似于发射结的伏安特性曲线，现讨论iB和vBE之间的函数关系。因为有集电结电压的影响，它与一个单独的PN结的伏安特性曲线不同。为了排除vCE的影响，在讨论输入特性曲线时，应使vCE=const(常数)。输入特性曲线iB=f(vBE)vCE=const共发射极接法的输入特性曲线见图02.05。当vCE=0V时：相当于发射结的正向特性曲线。当vCE≥1V时：vCB=vCE-vBE>0，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，且基区复合减少，IC/IB增大，特性曲线将向右稍微移动

7、一些。vCE再增加时，曲线右移不明显。输入特性曲线的分区：①死区②非线性区③线性区图02.05共射接法输入特性曲线(2)输出特性曲线iC=f(vCE)iB=const它是以iB为参变量的一族特性曲线。当vCE=0V时，因集电极无收集作用，iC=0。当vCE稍增大时，发射结处于正向电压，集电区收集电子的能力与vCE成正比，iC主要由vCE决定。图02.06共发射极接法输出特性曲线当vCE增加较大时，运动到集电结的电子基本上都可以被集电区收集，此后vCE再增加，电流也没有明显的增加，特性曲线进入与vCE轴基本平行的区

8、域)。（动画2-2）输出特性曲线可以分为三个区域:饱和区——iC受vCE显著控制的区域，该区域内vCE的数值较小，一般vCE＜0.7V(硅管)。此时发射结正偏，集电结正偏。截止区——iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时，发射结反偏，集电结反偏。放大区——iC平行于vCE轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏，电压大于0.7V左右