第12章双极晶体管讲述素材ppt课件.ppt

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1、第十二章双极晶体管2015年12月4日第10章双极晶体管10.1双极晶体管的工作原理10.2少子的分布10.3低频共基极电流增益10.4非理想效应10.5等效电路模型10.6频率上限10.7大信号开关双极IC中，npn型管的特性优于pnp型管。2晶体管概况晶体管是多功能的半导体器件，能过和其他电子无件的互连，可以用来放大电流、放大电压和放大功率；晶体管是有源器件，二极管是无源器件;晶体管的基本工作原理：在器件的两个端点之间施加电压，从而控制第三端的电流;晶体管类型有三种：双极晶体管(BJT)、金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET

2、)和结型场效应晶体管(JFET)。双极晶体管（BJT）双极晶体管器件中包含电子和空穴两种极性不同的载流子；双极晶体管中少子的分布是器件物理的重要部分—少子浓度梯度产生扩散电流；双极晶体管是一个电压控制电流源。12.1双极晶体管的工作原理结构和符号—三个区域、三个电极、二个pn结1、相对于少子扩散长度，基区的宽度很小；2、（++）号表是非常重掺杂，（+）表是中等程度掺杂；3、发射区掺杂浓度最高，集电区掺杂浓度最低。4、Emitter(发射极),Base(基极),Collector(集电极)箭号表是电流方向512.1双极晶体管的工作原理剖

3、面图612.1双极晶体管的工作原理IEICIBVECVCBVBEIE=IC+IBVEC=VEB+VBC=-VBE-VCB四种工作模式VBE、VCB正反、反反、反正、正正正向有源（放大）截止反向有源饱和7三极管的三种连接方式三极管在电路中的连接方式有三种：①共基极接法；②共发射极接法，③共集电极接法。共什么极是指电路的输入端及输出端以这个极作为公共端。必须注意，无论那种接法，为了使三极管具有正常的电流放大作用，都必须外加大小和极性适当的电压。即必须给发射结加正向偏置电压，发射区才能起到向基区注入载流子的作用；必须给集电结加反向偏置电压（

4、一般几～几十伏），在集电结才能形成较强的电场，才能把发射区注入基区，并扩散到集电结边缘的载流子拉入集电区，使集电区起到收集载流子的作用。812.1双极晶体管的工作原理基本工作原理杂质浓度9回顾8.1pn结电流定性描述10正向有源模式虚实线表示的意义1112.1双极晶体管的工作原理截面图：注入和收集1212.1双极晶体管的工作原理12.1.2晶体管电流的简化表达式简化电流复合电流正偏电流空穴(B-E)电子(E-B)1312.1双极晶体管的工作原理集电极电流扩散电流ABE为B-E结横截面积；nB0为基区内热平衡电子浓度；Vt为热电压。只考

5、虑大小：集电极电流由基极和发射极之间的电压控制，即器件一端的电流由加到另外两端的电压控制。1412.1双极晶体管的工作原理发射极电流IC、IE均正比于VBE/Vt，因此电流之比为常数。共基极电流增益<1恒流源1512.1双极晶体管的工作原理基极电流也正比于共发射极电流增益>>11612.1双极晶体管的工作原理12.1.3工作模式工作模式当VBE≤0，B-C结反偏，IC=0，晶体管处于截止区当基极电流变化时，集电极电流没有变化，处于饱和区当IC=βIB时，晶体管处于正向有源区饱和区放大区截止区1712.1双极晶体管的工作原理12.1.4

6、放大电路共射放大电路放大电路波形1812.2少子的分布晶体管中的电流是由少子的扩散决定的，少子的扩散是由少子的梯度产生，因而计算晶体管中的电流，须确定晶体管中三个区中少子的分布。1912.2少子的分布12.2.1正向有源模式单独考虑发射区x′、基区x、或集电区时x′′，把起始点移到空间电荷区的边界。假定：发射区和集电区比较长，基区相对于少子扩散长度则较窄。2012.2少子的分布12.2.1正向有源模式非平衡少子的浓度发射区：基区：集电区：假定：发射区和集电区比较长，基区相对于少子扩散长度则较窄。2112.2少子的分布12.2.2正向有

7、源（放大）截止反向有源饱和其他工作模式：截止和饱和时的少子分布每个空间电荷区的边界，少子浓度为零。每个空间电荷区的边界存在过剩少子，集电极存在电流。2212.2少子的分布12.2.2其他工作模式：反向有源区B-C结面积比B-E结面积大得多，因此不是所有电子都能被子发射极收集。因而正向有源模式和反向有源模式的特性有很大不同。2312.3低频共基极电流增益—集电极电流与发射极电流之比电流成分---粒子流正偏电子流反向饱电流正偏复合电流反偏产生电流正偏空穴流基区复合电流2412.3低频共基极电流增益电流成分电流JRB，JPE和JR仅是B-E

8、结电流，对集电极电流没有贡献；电流Jpco，JG仅是B-C结电流；这些电流对电流增益没有贡献。2512.3低频共基极电流增益直流共基极电流增益：若集电结和发射结横截面积一样，则有：小信号共基极电流增益定义：JG，Jpc0