md04-半导体三极管课件.ppt

1、o主要内容n三极管的结构三极管的结构n三极管的放大作用和载流子的运动三极管的放大作用和载流子的运动n三极管的特性曲线三极管的特性曲线n三极管的主要特性及应用三极管的主要特性及应用n三极管的主要参数三极管的主要参数o基本要求n了解三极管的结构特点了解三极管的结构特点n理解三极管的理解三极管的电流放大作用电流放大作用n掌握三极管的输出特性曲线及其掌握三极管的输出特性曲线及其三个工作区三个工作区n理解三极管的理解三极管的电流分配关系电流分配关系n掌握三极管的掌握三极管的主要特性及应用主要特性及应用n了解三极管的主要参数了解三极管的主要参数o重点难点半导体三极管o别称结型三极管（BJT）、双极型三极管

2、、晶体管、三极管o分类n按结构分oNPN型oPNP型n按材料分o硅三极管o锗三极管n按功率大小分 o大功率管o小功率管n按工作频率分o高频管o低频管集电极集电极一、三极管的结构常用的三极管的结构有硅平面管和锗合金管两种类型。(a)平面型(NPN)(b)合金型(PNP)NecNPb二氧化硅becPNPe 发射极 b基极 c 集电极o制作工艺n在N 型硅片(集电区)的氧化膜上刻一个窗口，将硼杂质进行扩散形成P 型(基区)；n再在P 型区上刻窗口，将磷杂质进行扩散形成N 型（发射区）；n引出三个电极即可。n问题o各区掺杂浓度的差异？o各区厚度的差异？oPN 结面积的差异？一、三极管的结构NcSiO2

3、b硼杂质扩散e磷杂质扩散磷杂质扩散磷杂质扩散硼杂质扩散硼杂质扩散PNN 型半导体P 型半导体ecb集电区集电结基区发射结发射区集电极 c基极 b发射极 eNNP一、三极管的结构o结构示意图（NPN 型）n结构o三区o三极o两结n结构特点o基区很薄o发射区高掺杂o集电结面积大n符号o箭头方向表示发射结正偏时电流方向n问题o发射极和集电极可否互换？o结构特点与功能的关系？o结构示意图（PNP 型）一、三极管的结构集电区集电结基区发射结发射区集电极 c发射极 e基极 bcbe符号NNPPN一、三极管的结构o外形为什么有孔？为什么有孔？集电极集电极二、三极管的放大作用和载流子的运动o三极管实现放大所需

4、条件o三极管中载流子的运动o三极管的电流分配关系1、三极管实现放大所需条件cNNPebbeco三极管中的两个PN结n三极管可以看成两个背靠背的二极管；n将三极管接成二极管使用;n表面看，三极管不具备放大作用。o三极管实现放大所需条件n内部结构条件n外部条件o发射结正偏o集电结反偏n外部条件具体化oNPN 管：UCUB UEoPNP 管：UCUB UEbecRcRbI EIB2、三极管中载流子的运动o发射 发射结正偏，发射区的电子越过发射结到达基区，基区的空穴扩散到发射区形成发射极电流IE(基区多子数目较少，空穴电流可忽略)。o复合和扩散n电子到达基区，少数与空穴复合形成基极电流 Ibn，复合掉

5、的空穴由VBB 补充。n多数电子在基区继续扩散，到达集电结的一侧。o收集n集电结反偏，有利于收集基区扩散过来的电子而形成集电极电流 Icn，其能量来自外接电源VCC。n集电区和基区的少子在外电场的作用下将进行漂移运动而形成反向饱和电流，用ICBO表示。I CICBObeceRcRbIEpICBOIEICIBIEnIBnICn3、三极管的电流分配关系IC=ICn+ICBO IE=ICn+IBn+IEp=IEn+IEp 一般要求ICn 在IE 中占的比例尽量大，而二者之比称共基直流电流放大系数，即ECnII 一般可达 0.95 0.99三个极的电流之间满足节点电流定律，即CBOBCCIIII )(

6、得其中共射直流电流放大系数 1 可将其忽略，则 CCBO II时，当3、三极管的电流分配关系 IC=ICn+ICBO IE=ICn+IBn+IEp=IEn+IEpECnII CBOECBOCnCIIIII ECII BCEIII CBOBCBOBCIIIII)1(111 整理化简，得CBOBCIII)1(上式中的后一项常用 ICEO 表示，ICEO 称穿透电流。当 ICEO 0 o有利于将发射区扩散到基区的电子收集到集电极o基区电子和空穴的复合减少n输入特性曲线 右移oUCE1V时的输入特性曲线重合V2CE uV/BEuO0CE UiB/A2、输出特性NPN 三极管的输出特性曲线截止区饱和区常

7、数常数 B)(CECIUfIo截止区n工作条件o发射结反偏o集电结反偏n工作模式o截止模式 oIB 0 oIC 0n等效电路模型 三极管输出端近似开关断开ecbiC/mAuCE /V100 A80A60 A40 A20 AiB=0O 5 10 154321放大区2、输出特性NPN 三极管的输出特性曲线iC/mAuCE /V100 A80A60 A40 A20 AiB=0O 5 10 154321o放大区n工作条件o发射结正偏o集电结反偏n特点o各条输出特性曲线比较平坦，近似为水平线；o等间隔；o具有电流放大作用。n等效电路模型o受控电流源o受基极电流控制o电流控制型器件BC II ecb2、输

8、出特性NPN 三极管的输出特性曲线o饱和区n工作条件o发射结正偏o集电结正偏n特点oIC 基本上不随 IB 而变化；o失去电流放大作用；o I C IBn等效电路模型o 0.20.3V恒压源o近似看成开关闭合iC/mAuCE /V100 A80A60 A40 A20 AiB=0O 5 10 154321ecb四、三极管的主要特性及应用o开关特性n开关特性o发射结、集电结都反偏，三极管截止，相当于开关断开o发射结、集电结都正偏，三极管饱和，相当于开关闭合n应用：开关器件o放大特性n放大特性o发射结正偏、集电结反偏o当基极电流有一个微小变化，相应的集电极电流有较大变化。n应用：放大器件o恒流特性n

9、恒流特性：在放大区，若iB不变，则iC不随uCE的变化而变化。n应用：恒流源o温度特性o温度特性n温度对参数的影响o温度对ICBO的影响温度每升高10，ICBO约增加一倍。o温度对 的影响温度每升高1，值约增大0.5%1%。o温度对反向击穿电压V(BR)CBO、V(BR)CEO的影响 提高n温度对输出特性曲线的影响o水平上移o间距有所增大o应用：温度补偿三极管四、三极管的主要特性及应用 CONBECBOIUICt)(0 o电流放大系数o反向饱和电流o极限参数五、三极管的主要参数1）共射电流放大系数 BCII 2）共射直流电流放大系数 忽略穿透电流 ICEO 时，BCII 3）共基电流放大系数

10、ECII 4）共基直流电流放大系数 忽略反向饱和电流 ICBO 时，ECII 和 这两个参数不是独立的，而是互相联系，关系为：1 1或或1、电流放大系数表征管子放大作用的参数。2、反向饱和电流ICBOceb AICEO AcebCBOCEO)1(II 值愈大，则该管的 ICEO 也愈大。o集电极和基极之间的反向饱和电流 ICBOn测量电路n大小o小功率锗管几微安o硅管纳安量级o集电极和发射极之间的反向饱和电流 ICEOn当 b 开路时，c 和 e 之间的电流n测量电路o反向饱和电流间的关系PCM=ICUCE3、极限参数o集电极最大允许电流 ICMo集电极最大允许耗散功率PCMo极间反向击穿电压nU(BR)CEO基极开路时，集电极和发射极之间的反向击穿电压。nU(BR)CBO发射极开路时，集电极和基极之间的反向击穿电压。o安全工作区同时要受 PCM、ICM 和和U(BR)CEO限制。ICUCEOICM安全工作区过损耗区过电压U(BR)CEO