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三极管结构

(2011-08-16 14:46:42)
标签:

集电结

半导体三极管

基区

发射区

发射极

杂谈

分类: 三极管,光藕

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。
  三极管结构
  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。
        三极管结构
  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
      三极管结构动画
  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  
  三极管结构
  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:
             三极管结构
  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:
  三极管结构
  三极管结构
  在忽略ICBO情况下, IC 、 IE 和IB之间的关系可近似表示为:
  三极管结构

3.1.4 三极管的共射极特性曲线

  三极管结构

  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
  三极管结构
  (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<VCE<1V: VCE增加,iB减小

 2. 输出特性曲线
  三极管结构
  (3) 饱和区:对应于VCE<VBE的区域,集电结处于正偏,吸引电子的能力较弱。随着VCE增加,集电结吸引电子能力增强,iC增大。JC和JE都正偏,VCES约等于0.3V,饱和时c、e间电压记为VCES,深度饱和时VCES约等于0.3V。饱和时的三极管c、e间相当于一个压控电阻。
  三极管结构


 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
 三极管结构
  三极管结构
  三极管结构
  三极管结构

  三极管结构
  三极管结构
  
   三极管结构
   三极管结构
   三极管结构
  三极管结构
  三极管结构
    三极管结构

3.1.6 三极管的型号

  三极管结构

3.1.7 三极管应用

  三极管结构

三极管工作情况总结

  三极管结构

例3.1.1:判断三极管的工作状态

  三极管结构

例3.1.2:判断三极管的工作状态

  三极管结构

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