5.半導體三極管及其基本電路

半導體三極管

及其基本電路半導體三極管半導體三極管，也叫晶體三極管。由于工作時，多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都參與運行，因此，還被稱為雙極型晶體管（BipolarJunctionTransistor,簡稱BJT）。

BJT是由兩個PN結組成的。12/10/2024一.BJT的結構NPN型PNP型符號:三極管的結構特點:（1）發(fā)射區(qū)的摻雜濃度＞＞集電區(qū)摻雜濃度。（2）基區(qū)要制造得很薄且濃度很低。--NNP發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射結集電結ecb發(fā)射極集電極基極--PPN發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)發(fā)射結集電結ecb發(fā)射極集電極基極二．BJT的內(nèi)部工作原理（NPN管）

三極管在工作時要加上適當?shù)闹绷髌秒妷骸Ｈ粼诜糯蠊ぷ鳡顟B(tài)：發(fā)射結正偏：+UCE－＋UBE－＋UCB－集電結反偏：由VBB保證由VCC、

VBB保證UCB=UCE-UBE>0共發(fā)射極接法c區(qū)b區(qū)e區(qū)12/10/2024

（1）因為發(fā)射結正偏，所以發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子，形成了擴散電流IEN

。同時從基區(qū)向發(fā)射區(qū)也有空穴的擴散運動，形成的電流為IEP。但其數(shù)量小，可忽略。

所以發(fā)射極電流IE≈

IEN。

（2）發(fā)射區(qū)的電子注入基區(qū)后，變成了少數(shù)載流子。少部分遇到的空穴復合掉，形成IBN。所以基極電流IB≈

IBN。大部分到達了集電區(qū)的邊緣。1．BJT內(nèi)部的載流子傳輸過程（3）因為集電結反偏，收集擴散到集電區(qū)邊緣的電子，形成電流ICN

。

另外，集電結區(qū)的少子形成漂移電流ICBO。2．電流分配關系三個電極上的電流關系:IE=IC+IB定義：(1)IC與IE之間的關系:所以:其值的大小約為0.9～0.99。

12/10/2024(2)IC與IB之間的關系：聯(lián)立以下兩式：得：所以：得：令：三.BJT的特性曲線（共發(fā)射極接法）(1)輸入特性曲線

iB=f(uBE)

uCE=const（1）uCE=0V時，相當于兩個PN結并聯(lián)。（3）uCE

≥1V再增加時，曲線右移很不明顯。

（2）當uCE=1V時，集電結已進入反偏狀態(tài)，開始收集電子，所以基區(qū)復合減少，在同一uBE

電壓下，iB

減小。特性曲線將向右稍微移動一些。死區(qū)電壓硅0.5V鍺0.1V導通壓降硅0.7V鍺0.3V

(2)輸出特性曲線iC=f(uCE)

iB=const

現(xiàn)以iB=60uA一條加以說明。

（1）當uCE=0

V時，因集電極無收集作用，iC=0。（2）uCE↑→Ic

↑

。（3）當uCE

＞1V后，收集電子的能力足夠強。這時，發(fā)射到基區(qū)的電子都被集電極收集，形成iC。所以uCE再增加，iC基本保持不變。同理，可作出iB=其他值的曲線。

輸出特性曲線可以分為三個區(qū)域:飽和區(qū)——iC受uCE顯著控制的區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)uCE＜0.7

V。

此時發(fā)射結正偏，集電結也正偏。截止區(qū)——iC接近零的區(qū)域，相當iB=0的曲線的下方。此時，發(fā)射結反偏，集電結反偏。放大區(qū)——

曲線基本平行等距。此時，發(fā)射結正偏，集電結反偏。該區(qū)中有：飽和區(qū)放大區(qū)截止區(qū)四.BJT的主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)（2）共基極電流放大系數(shù)：

iCE△=20uA(mA)B=40uAICu=0(V)=80uAI△BBBIBiIBI=100uACBI=60uAi一般取20~200之間2.31.5（1）共發(fā)射極電流放大系數(shù)：

2.極間反向電流

（2）集電極發(fā)射極間的穿透電流ICEO

基極開路時，集電極到發(fā)射極間的電流——穿透電流。其大小與溫度有關。

（1）集電極基極間反向飽和電流ICBO

發(fā)射極開路時，在其集電結上加反向電壓，得到反向電流。它實際上就是一個PN結的反向電流。其大小與溫度有關。鍺管：ICBO為微安數(shù)量級，硅管：ICBO為納安數(shù)量級。++ICBOecbICEO

3.極限參數(shù)

Ic增加時，

要下降。當

值下降到線性放大區(qū)

值的70％時，所對應的集電極電流稱為集電極最大允許電流ICM。（1）集電極最大允許電流ICM（2）集電極最大允許功率損耗PCM

集電極電流通過集電結時所產(chǎn)生的功耗，

PC=ICUCE

PCM<PCM

（3）反向擊穿電壓

BJT有兩個PN結，其反向擊穿電壓有以下幾種：

①

U（BR）EBO——集電極開路時，發(fā)射極與基極之間允許的最大反向電壓。其值一般幾伏～十幾伏。②

U（BR）CBO——發(fā)射極開路時，集電極與基極之間允許的最大反向電壓。其值一般為幾十伏～幾百伏。③U（BR）CEO——基極開路時，集電極與發(fā)射極之間允許的最大反向電壓。在實際使用時，還有U（BR）CER、U（BR）CES等擊穿電壓。--(BR)CEOU(BR)CBOU(BR)EBOU三極管電路典型應用簡介一、共射極放大電路1、畫直流通路（計算靜態(tài)工作點）；2、畫交流通路（計算放大倍數(shù)）；特點：既有電流放大，又電壓放大作用，常用于小信號放大。二、共集電極放大電路特點：輸入阻抗高，只有電流放大，無電壓放大作用，常用于電子控制電路后級的功率驅動。三、共基放大電路特點：輸入阻抗非常低，只有電壓放大，無電流放大作用，常用高頻放大電路。例題1、在晶體管放大電路中測得三個晶體管的各個電極的電位如圖所示。試判斷各晶體管的類型(是PNP管還是NPN管,是硅管還是鍺管),并區(qū)分e、b、c三個電極。

例題2、用萬用表直流電壓檔測得電路中晶體管各電極的對地電位，試判斷這些晶體管分別處于那種工作狀態(tài)（飽和、截止、放大、倒置或已損壞）。

例題3、如下電路能否實現(xiàn)正常放大？

例題4、電路如圖所示，設半導體三極管的β=80，試分析當開關K分別接通A、B、C三位置時，三級管各工作在輸出特性曲線的哪個區(qū)域，并求出相應的集電極電流Ic。例題5、電路如圖所示