BJT的开特性分析.docx

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1、BJT三极管的开关特性分析1.1PN结的单向导电性为什么PN结需要一个0.7V/0.3V的导通电压？当外加正向偏置电压时，有一部分降落在PN结区，方向与PN结内电场方向相反，削弱了内电场。于是，内电场对多子扩散运动的阻碍减弱，扩散电流加大。扩散电流远大于漂移电流，可忽略漂移电流的影响，PN结呈现低阻性。外加的反向电压有一部分降落在PN结区，方向与PN结内电场方向相同，加强了内电场。内电场对多子扩散运动的阻碍增强，扩散电流大大减小。此时PN结区的少子在内电场作用下形成的漂移电流大于扩散电流，可忽略扩散电流，PN结呈现高阻性。在一定的温度

2、条件下，由本征激发决定的少子浓度是一定的，故少子形成的漂移电流是恒定的，基本上与所加反向电压的大小无关，这个电流也称为反向饱和电流。 总结：浓度差导致多子扩散运动，扩散形成内电场，内电场引起少子的漂移运动，外加正向偏置时多子扩散运动为主，但是受PN结内电场的反向限制，扩散较慢。当偏置电压大到一定程度，就出现正向导通。形成正向电流。外加反向偏置时，少子漂移运动为主，但是外电场和内电场是同向的，PN结变厚，多子的扩散运动被阻碍，少子的漂移速度加快。但是因为少子的数量很少，所以形成的反向漏电流很小。例：光敏二极管的启发“反向漏电流这么小，为

3、什么光敏二极管可以工作在反偏状态下”1.2三极管的三种工作状态(NPN)放大状态：特点;发射结正向偏置，集电极反向偏置;发射结加上正偏电压导通后，在外加电压的作用下，发射区(N)的多数载流子(电子)就会很容易地被大量发射进入基区。这些载流子一旦进入基区，它们在基区（P区）的性质仍然属于少数载流子的性质。如前所述，集电极反偏情况下，少数载流子很容易反向穿过处于反偏状态的PN结，所以，这些载流子（电子）就会很容易向上穿过处于反偏状态的集电结到达集电区形成集电极电流Ic。所以我们可以得出一个结果，集电极电流的形成并不是一定要靠集电极的高电位

4、。集电极电流的大小更主要的要取决于发射区载流子对基区的发射与注入，取决于这种发射与注入的程度。这种载流子的发射注入程度几乎与集电极电位的高低没有什么关系。这正好能自然地说明，为什么三极管在放大状态下，集电极电流Ic与集电极电位Vc的大小无关的原因。放大状态下Ic并不受控于Vc，Vc的作用主要是维持集电结的反偏状态，以此来满足三极管放大态下所需要外部电路条件。   对于Ic还可以做如下结论：Ic的本质是“少子”电流，是通过电子注入而实现的人为可控的集电结“漏”电流，因此它就可以很容易地反向通过集电结。放大状态下，贯穿整个管子的电子流在通

5、过基区时，基区的空穴会结合掉一部分的电子。这个过程是个动态过程，“空穴”不断地与“电子”中和，同时“空穴”又不断地会在外部电源作用下得到补充。在这个动态过程中，空穴的等效总数量是不变的。基区空穴的总数量主要取决于掺“杂”度以及基区的厚薄，只要晶体管结构确定，基区空穴的总定额就确定，其相应的动态总量就确定。如果基区做得薄，掺杂度低，基区的空穴数就会少，那么空穴对电子的截流量就小，这就相当于流向集电极的电子越多。很明显只要晶体管三极管的内部结构确定，流向集电极的电子与被基极吸收掉的电子的比例也就确定。所以，为了获大较大的电流放大倍数，在制

6、作三极管时往往要把基区做得很薄，而且其掺杂度也要控制得很低。饱和状态：特点：发射极和集电极正向偏置；大致点位关系如下图所示。当发射结和集电结均为正向偏置（VBE＞0，VBC＞0）时，调节RB，使IB=VCC/RC，则BJT工作在上图中的C点，集电极电流iC已接近于最大值VCC/RC，由于iC受到RC的限制，它已不可能像放大区那样随着iB的增加而成比例地增加了，此时集电极电流达到饱和，对应的基极电流称为基极临界饱和电流IBS（），而集电极电流称为集电极饱和电流ICS（VCC/RC）。此后，如果再增加基极电流，则饱和程度加深，但集电极电流

7、基本上保持在ICS不再增加，集电极电压VCE=VCC-ICSRC=VCES=2.0-0.3V。这个电压称为BJT的饱和压降，它也基本上不随iB增加而改变。由于VCES很小，集电极回路中的c、e极之间近似于短路，相当于开关闭合一样。BJT的这种工作状态称为饱和。由于BJT饱和后管压降均为0.3V，而发射结偏压为0.7V，因此饱和后集电结为正向偏置，即BJT饱和时集电结和发射结均处于正向偏置，这是判断BJT工作在饱和状态的重要依据。下图示出了ＮＰＮ型BJT饱和时各电极电压的典型数据。截至状态：外部偏置太小，没有达到发射结的门电压值，发射区

8、没有载流子“电子”向基区的发射注入。BJT开关在TDD控制电路中的应用对三极管放大作用的理解，切记一点：能量不会无缘无故的产生，所以，三极管一定不会产生能量。它只是把电源的能量转换成信号的能量罢了。但三极管厉害的地方在于