双极型三极管

双极型三极管

3.1.1 半导体三极管的结构

　　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。
　　

　　双极型三极管的符号在图的下方给出，发射极的箭头代表发射极电流的实际方向。从外表上看两个N区,(或两个P区)是对称的，实际上发射区的掺杂浓度大，集电区掺杂浓度低，且集电结面积大。基区要制造得很薄，其厚度一般在几个微米至几十个微米。

3.1.2 三极管内部的电流分配与控制　

　　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，如图所示。
　　　　　　　　

　　在发射结正偏，集电结反偏条件下，三极管中载流子的运动：(1)在VBB作用下，发射区向基区注入电子形成IEN，基区空穴向发射区扩散形成IEP。(2) 电子在基区复合和扩散，由发射区注入基区的电子继续向集电结扩散，扩散过程中少部分电子与基区空穴复合形成电流IBN。由于基区薄且浓度低，所以IBN较小。(3) 集电结收集电子，由于集电结反偏，所以基区中扩散到集电结边缘的电子在电场作用下漂移过集电结，到达集电区，形成电流ICN。(4) 集电极的反向电流，集电结收集到的电子包括两部分：发射区扩散到基区的电子——ICN，基区的少数载流子——ICBO
　　　　　　

动画
　　IE=IEN+IEP 且有 IEN>>IEP
　　IEN=ICN+IBN 且有 IEN>> IBN ，ICN>>IBN
　　IC=ICN+ICBO　　IB=IEP+IBN－ICBO　　IE=IC+IB

3.1.3 三极管各电极的电流关系

　(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，见下图　　
　　

　　共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示；
　　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。

　(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与总发射极电流IE的比值。ICN与IE相比，因ICN中没有IEP和IBN，所以 的值小于1, 但接近1，一般为0.98~0.999 。由此可得:
　　

　　

　　在忽略ICBO情况下， IC 、 IE 和IB之间的关系可近似表示为：
　　

3.1.4 三极管的共射极特性曲线

　　

　　信号表示
　　信号表示（对IC 、VBE 、VCE 等意义相同）：IB 表示直流量／Ib 表示交流有效值／Ib 表示复数量／iB 表示交直流混合量／ib 表示交流变化量

　1. 输入特性曲线
　　

　　(1) VCE=0时：b、e间加正向电压， JC和JE都正偏， JC没有吸引电子的能力。所以其特性相当于两个二极管并联PN结的特性。VCE=0V： 两个PN结并联
　　(2) VCE>1V时，b、e间加正向电压，这时JE正偏， JC反偏。发射区注入到基区的载流子绝大部分被JC收集，只有小部分与基区多子形成电流IB。所以在相同的VBE下，IB要比VCE=0V时小。VCE>1V： iB比VCE=0V时小
　　(3) VCE介于0~1V之间时，JC反偏不够，吸引电子的能力不够强。随着VCE的增加，吸引电子的能力逐渐增强，iB逐渐减小，曲线向右移动。0
　2. 输出特性曲线
　　

　　(3) 饱和区：对应于VCE　　

　3. 温度对三极管特性的影响
　　 温度升高使：（1）输入特性曲线左移
　　　　　　　　 （2）ICBO增大，输出特性曲线上移
　　　　　　　　 （3）β增大

3.1.5 半导体三极管的参数

　　半导体三极管的参数分为三大类: 直流参数，交流参数，极限参数
　

　　

　　

　　

　　

　　

　　
　　

　　　

　　　

　　

　　

　　　　

3.1.6 三极管的型号

　　

3.1.7 三极管应用

　　

三极管工作情况总结

　　

例3.1.1：判断三极管的工作状态

　　

例3.1.2：判断三极管的工作状态