模拟电子技术配套教学课件ppt王连英电子教案习题解答模拟电子技术 教学课件 ppt 作者 王连英电子教案习题解答 第2章.ppt

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1、第2章　半导体三极管半导体三极管现代电子电路的核心器件，它的重要特性是具有电流放大作用。双极型三极管（简称为三极管）是半导体三极管的一种类型，由于它有空穴和电子两种载流子参与导电，因而称为双极型三极管（BipolarJunctionTransistor缩写为BJT），简称为三极管等。三极管的种类很多，按制造材料分，有硅管和锗管；按功率大小分，有大、中、小功率管；按工作频率分，有高频管和低频管；按结构分，有NPN型管和PNP型管等。常见的三极管外形图片如图2.1.1所示。2.1双极型三极管（BJT）2.1.1三极管的结构和电路符号NPN型三极管的结构示意图如图2.1.1（a）所示，

2、PNP型三极管的结构示意图如图2.1.1（b）所示。三极管的结构三极管是由有两个PN结的三层半导体制成的，它有三个区，两边分别是发射区和集电区，中间是一层很薄的基区。由三个区引出的三根引线就是三极管的三个电极，分别称为发射极e、基极b和集电极c；发射区和基区交界处的PN结称为发射结，集电区和基区交界处的PN结称为集电结；发射结和集电结通过很薄的基区联系在一起。三极管的电路符号电路符号中箭头的方向表示发射结正偏时发射极电流的实际方向。NPN型和PNP型BJT具有几乎等同的特性，只不过两者各电极端的电压极性和电流的流向相反而已。三极管具有电流放大作用的内部条件（结构特点）发射区的掺杂

3、浓度最高，基区很薄、掺杂浓度最低，集电结的面积最大。2.1.2放大模式下三极管的电流放大作用原理三极管的工作模式（状态）根据发射结和集电结设置的偏置电压，三极管有四种工作模式（状态）：放大、饱和、截止和倒置模式（状态），如表2.1.1所示。放大模式当发射结加正偏电压、集电结加反偏电压时，三极管工作在放大模式，它呈现的主要特性是电流控制的电流放大的正向受控特性。这种特性是指三极管的集电极电流只受基极电流的控制，而几乎不受反偏集电结电压的控制。饱和模式和截止模式当发射结和集电结均加正偏电压时，三极管工作在饱和模式；当发射结和集电结均加反偏电压时，三极管工作在截止模式。这两种模式呈现受

4、控开关特性。倒置模式当发射结反偏、集电结正偏时，三极管工作在倒置模式（状态）。1、三极管放大模式的外部条件当三极管用作放大器件时，要使其能起到电流放大的作用，工作在放大模式，不论是NPN型，还是PNP型都必须给三极管的三个电极设置正确的偏置电压：发射结加正向偏置电压，集电结加反向偏置电压，如图2.1.3所示。图2.1.3（a）所示的NPN型三极管放大模式的偏置电压为VC＞VB＞VE；图2.1.3（b）所示的PNP型三极管放大模式的偏置电压为VC＜VB＜VE。本章主要讨论NPN型三极管，但讨论的结果同样适用于PNP型三极管，只不过两者所需电源电压的极性相反，产生的电流方向相反。2、

5、三极管内部载流子的传输过程图2.1.4所示为工作在放大模式NPN型三极管内部载流子运动的示意图。（1）发射区向基区发射自由电子由于发射结正偏，在正向电压VBB和集电极电源电压VCC的作用下，发射区的自由电子（多子）不断向基区扩散，形成电子扩散电流IEN，基区的空穴（多子）不断向发射区扩散，形成与IEN方向相同的空穴扩散电流IEP。这两种多数载流子的扩散运动形成的扩散电流即为发射极电流IE。因为发射区的掺杂浓度远远大于基区，基区的掺杂浓度很低，所以基区空穴（多子）的扩散电流可以忽略不计。因此，IE主要以外电源VCC和VBB经过发射极向发射区补充的电子电流为主形成。（2）自由电子在基

6、区的扩散和复合发射区的自由电子注入基区后，靠近发射结附近的浓度很高，靠近集电结附近的浓度较低，由于形成的浓度差，自由电子要向集电结方向继续扩散。由于基区很薄，掺杂浓度很低，自由电子在扩散过程中只有很少一部分与基区的空穴复合。电源VBB不断地供给基区被复合的空穴（拉走电子），即形成了很小的基极电流IBN。（3）自由电子被集电区收集由于集电结反偏，使其耗尽层加宽，内电场加强，从而有利于少子的漂移运动。从发射区注入基区后没有被复合的大量的自由电子便成为了基区的少子，它们扩散到集电结的边缘后，在集电结强电场的作用下，很容易越过集电结到达集电区，被集电极收集，形成集电极电流ICN。与此同时

7、，由于集电结反向偏置，基区本身的少子（自由电子）与集电区的少子（空穴）也将在PN结电场的作用下形成漂移电流，即反向饱和电流ICBO。ICBO的数值很小，一般工程上忽略不计，但它受温度的影响很大，容易使三极管工作不稳定。ICBO越小，三极管的稳定性越好。由图2.1.4和以上分析可知，三极管三个电极的电流IB、IC、IE分别为：3、三极管的电流放大作用在忽略ICBO的情况下，从前面的分析可知，从发射区注入基区的自由电子只有很少一部分在基区复合形成基极电流IB，大部分漂移到集电区形成集