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三極管結(jié)構(gòu)

 共同成長(zhǎng)888 2015-07-13

3.1.1 半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)

  雙極型半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。它有兩種類(lèi)型:NPN型和PNP型。
  三極管結(jié)構(gòu)
  雙極型三極管的符號(hào)在圖的下方給出,發(fā)射極的箭頭代表發(fā)射極電流的實(shí)際方向。從外表上看兩個(gè)N區(qū),(或兩個(gè)P區(qū))是對(duì)稱的,實(shí)際上發(fā)射區(qū)的摻雜濃度大,集電區(qū)摻雜濃度低,且集電結(jié)面積大?;鶇^(qū)要制造得很薄,其厚度一般在幾個(gè)微米至幾十個(gè)微米。

3.1.2 三極管內(nèi)部的電流分配與控制 

  雙極型半導(dǎo)體三極管在工作時(shí)一定要加上適當(dāng)?shù)闹绷髌秒妷?。若在放大工作狀態(tài):發(fā)射結(jié)加正向電壓,集電結(jié)加反向電壓,如圖所示。
        三極管結(jié)構(gòu)
  在發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏條件下,三極管中載流子的運(yùn)動(dòng):(1)在VBB作用下,發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子形成IEN,基區(qū)空穴向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散形成IEP。(2) 電子在基區(qū)復(fù)合和擴(kuò)散,由發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的電子繼續(xù)向集電結(jié)擴(kuò)散,擴(kuò)散過(guò)程中少部分電子與基區(qū)空穴復(fù)合形成電流IBN。由于基區(qū)薄且濃度低,所以IBN較小。(3) 集電結(jié)收集電子,由于集電結(jié)反偏,所以基區(qū)中擴(kuò)散到集電結(jié)邊緣的電子在電場(chǎng)作用下漂移過(guò)集電結(jié),到達(dá)集電區(qū),形成電流ICN。(4) 集電極的反向電流,集電結(jié)收集到的電子包括兩部分:發(fā)射區(qū)擴(kuò)散到基區(qū)的電子——ICN,基區(qū)的少數(shù)載流子——ICBO
      三極管結(jié)構(gòu)動(dòng)畫(huà)
  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 三極管各電極的電流關(guān)系

 (1)三種組態(tài)
  雙極型三極管有三個(gè)電極,其中兩個(gè)可以作為輸入, 兩個(gè)可以作為輸出,這樣必然有一個(gè)電極是公共電極。三種接法也稱三種組態(tài),見(jiàn)下圖  
  三極管結(jié)構(gòu)
  共發(fā)射極接法,發(fā)射極作為公共電極,用CE表示;
  共集電極接法,集電極作為公共電極,用CC表示;
  共基極接法,基極作為公共電極,用CB表示。

 (2)三極管的電流放大系數(shù)
  對(duì)于集電極電流IC和發(fā)射極電流IE之間的關(guān)系可以用系數(shù)來(lái)說(shuō)明,定義:
             三極管結(jié)構(gòu)
  稱為共基極直流電流放大系數(shù)。它表示最后達(dá)到集電極的電子電流ICN與總發(fā)射極電流IE的比值。ICN與IE相比,因ICN中沒(méi)有IEP和IBN,所以 的值小于1, 但接近1,一般為0.98~0.999 。由此可得:
  三極管結(jié)構(gòu)
  三極管結(jié)構(gòu)
  在忽略ICBO情況下, IC 、 IE 和IB之間的關(guān)系可近似表示為:
  三極管結(jié)構(gòu)

3.1.4 三極管的共射極特性曲線

  三極管結(jié)構(gòu)

  信號(hào)表示
  信號(hào)表示(對(duì)IC 、VBE 、VCE 等意義相同):IB 表示直流量/Ib 表示交流有效值/Ib 表示復(fù)數(shù)量/iB 表示交直流混合量/ib 表示交流變化量

 1. 輸入特性曲線
  三極管結(jié)構(gòu)
  (1) VCE=0時(shí):b、e間加正向電壓, JC和JE都正偏, JC沒(méi)有吸引電子的能力。所以其特性相當(dāng)于兩個(gè)二極管并聯(lián)PN結(jié)的特性。VCE=0V: 兩個(gè)PN結(jié)并聯(lián)
  (2) VCE>1V時(shí),b、e間加正向電壓,這時(shí)JE正偏, JC反偏。發(fā)射區(qū)注入到基區(qū)的載流子絕大部分被JC收集,只有小部分與基區(qū)多子形成電流IB。所以在相同的VBE下,IB要比VCE=0V時(shí)小。VCE>1V: iB比VCE=0V時(shí)小
  (3) VCE介于0~1V之間時(shí),JC反偏不夠,吸引電子的能力不夠強(qiáng)。隨著VCE的增加,吸引電子的能力逐漸增強(qiáng),iB逐漸減小,曲線向右移動(dòng)。0<VCE<1V: VCE增加,iB減小

 2. 輸出特性曲線
  三極管結(jié)構(gòu)
  (3) 飽和區(qū):對(duì)應(yīng)于VCE<VBE的區(qū)域,集電結(jié)處于正偏,吸引電子的能力較弱。隨著VCE增加,集電結(jié)吸引電子能力增強(qiáng),iC增大。JC和JE都正偏,VCES約等于0.3V,飽和時(shí)c、e間電壓記為VCES,深度飽和時(shí)VCES約等于0.3V。飽和時(shí)的三極管c、e間相當(dāng)于一個(gè)壓控電阻。
  三極管結(jié)構(gòu)


 3. 溫度對(duì)三極管特性的影響
   溫度升高使:(1)輸入特性曲線左移
         (2)ICBO增大,輸出特性曲線上移
         (3)β增大

3.1.5 半導(dǎo)體三極管的參數(shù)

  半導(dǎo)體三極管的參數(shù)分為三大類(lèi): 直流參數(shù),交流參數(shù),極限參數(shù)
 三極管結(jié)構(gòu)
  三極管結(jié)構(gòu)
  
  三極管結(jié)構(gòu)

  三極管結(jié)構(gòu)
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   三極管結(jié)構(gòu)
   三極管結(jié)構(gòu)
   三極管結(jié)構(gòu)
  三極管結(jié)構(gòu)
  三極管結(jié)構(gòu)
    三極管結(jié)構(gòu)

3.1.6 三極管的型號(hào)

  三極管結(jié)構(gòu)

3.1.7 三極管應(yīng)用

  三極管結(jié)構(gòu)

三極管工作情況總結(jié)

  三極管結(jié)構(gòu)

例3.1.1:判斷三極管的工作狀態(tài)

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例3.1.2:判斷三極管的工作狀態(tài)

  三極管結(jié)構(gòu)


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