技能培训专题-电子技术基础ch1-5

1.5.1BJT的结构简介1.5半导体三极管（BJT）1.5.2BJT的电流分配与放大原理1.5.3BJT的特性曲线1.5.4BJT的主要参数1.5.1BJT的结构简介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。两种类型的三极管发射结(Je)集电结(Jc)基极，用B或b表示（Base）发射极，用E或e表示（Emitter）；集电极，用C或c表示（Collector）。发射区集电区基区三极管符号结构特点：•发射区的掺杂浓度最高；•集电区掺杂浓度低于发射区，且面积大；•基区很薄，一般在几个微米至几十个微米，且掺杂浓度最低。管芯结构剖面图三极管的三种组态共集电极接法，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。共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示；BJT的三种组态电流分配和放大原理1.三极管放大的外部条件BECNNPEBRBECRC发射结正偏、集电结反偏PNP发射结正偏VBVE集电结反偏VCVB从电位的角度看：NPN发射结正偏VBVE集电结反偏VCVB2.各电极电流关系及电流放大作用IB(mA)IC(mA)IE(mA)00.020.040.060.080.100.0010.701.502.303.103.950.0010.721.542.363.184.05结论:1）三电极电流关系IE=IB+IC2）ICIB，ICIE3）ICIB把基极电流的微小变化能够引起集电极电流较大变化的特性称为晶体管的电流放大作用。实质:用一个微小电流的变化去控制一个较大电流的变化，是CCCS器件。3.三极管内部载流子的运动规律BECNNPEBRBEC发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形成发射极电流IE。IE基区空穴向发射区的扩散可忽略。进入P区的电子少部分与基区的空穴复合，形成电流IBE，多数扩散到集电结。IBE从基区扩散来的电子作为集电结的少子，漂移进入集电结而被收集，形成ICE。ICEICBO集电结反偏，有少子形成的反向电流ICBO。3.三极管内部载流子的运动规律IC=ICE+ICBOICEICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOIB=IBE-ICBOIBEICE与IBE之比称为共发射极电流放大倍数BCCBOBCBOCBECEIIIIIIIICEOBCBOBC)(1IIIIIBCCEOIII，有忽略集－射极穿透电流,温度ICEO(常用公式)若IB=0,则ICICE01.5.2BJT的电流分配与放大原理1.内部载流子的传输过程三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来的。外部条件：发射结正偏，集电结反偏。发射区：发射载流子集电区：收集载流子基区：传送和控制载流子（以NPN共基极接法为例）以上看出，三极管内有两种载流子(自由电子和空穴)参与导电，故称为双极型三极管。或BJT(BipolarJunctionTransistor)。放大状态下BJT中载流子的传输过程一.共基极接法2.电流分配关系发射极注入电流传输到集电极的电流设ECNII即根据传输过程可知IC=ICN+ICBO通常ICICBOECII则有为电流放大系数。它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般=0.90.99。IE=IB+IC放大状态下BJT中载流子的传输过程IC≈αIE1又设BCBOC)1(III则是另一个电流放大系数。同样，它也只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般1。根据IE=IB+ICIC=ICN+ICBOENCIIBCCBOC)1(IIII时，当2.电流分配关系IC≈βIBRLecb1k共基极放大电路3.放大作用若vI=20mV使当则电压放大倍数4920mVV98.0IOVvvAVEEVCCVEBIBIEIC+-vI+vEBvO+-+iC+iE+iBiE=-1mA，iC=iE=-0.98mA，vO=-iC•RL=0.98V，=0.98时，VBEIEIC+-+-bceRL1k共射极放大电路共射极放大电路VBBVCCIBvI+vBEvO+-+iC+iE+iBvI=20mV设若则电压放大倍数4920mVV98.0IOVvvAiB=20uAvO=-iC•RL=-0.98V，=0.98mA98.01BBCiii使放大作用：二.共射极接法综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。实现这一传输过程的两个条件是：（1）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。（2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。vCE=0V+-bce共射极放大电路VBBVCCvBEiCiB+-vCEiB=f(vBE)vCE=const(2)当vCE≥1V时，vCB=vCE-vBE0，集电结已进入反偏状态，开始收集电子，基区复合减少，同样的vBE下IB减小，特性曲线右移。vCE=0VvCE1V(1)当vCE=0V时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。1.输入特性曲线1.5.3BJT的特性曲线（以共射极放大电路为例）(3)输入特性曲线的三个部分①死区②非线性区③线性区1.输入特性曲线1.5.3BJT的特性曲线放大区：iC平行于vCE轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。IC＝βIB饱和区：iC明显受vCE控制的区域，该区域内，一般vCE＜0.7V(硅管)。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。iC=f(vCE)iB=const2.输出特性曲线输出特性曲线的三个区域:4.1.3BJT的特性曲线截止区：iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时，vBE小于死区电压。特点：iB=0，iC=ICEO3.温度对三极管特性的影响QvCE/ViC/mAiB=0IBQ11.温度变化对ICBO的影响3.温度变化对输入特性曲线的影响温度T输出特性曲线上移)()C25CBO(CBO00TTkTeIIV102.2)(30)C25BE(BE0TTVVT温度T输入特性曲线左移2.温度变化对的影响温度每升高1°C，要增加0.5%1.0%温度T输出特性曲线族间距增大QvCE/ViC/mAiB=0IBQ1ICBOICEOTVBE1.5.4BJT的主要参数(1)共发射极直流电流放大系数=（IC－ICEO）/IB≈IC/IBvCE=const1.电流放大系数(2)共发射极交流电流放大系数=IC/IBvCE=const1.5.4BJT的主要参数1.电流放大系数(4)共基极交流电流放大系数αα=IC/IEVCB=const当ICBO和ICEO很小时，≈、≈，可以不加区分。1.5.4BJT的主要参数1.电流放大系数(3)共基极直流电流放大系数=（IC－ICBO）/IE≈IC/IE2.极间反向电流(1)集电极基极间反向饱和电流ICBO发射极开路时，集电结的反向饱和电流。(2)集电极-发射极穿透电流ICEOICEO=（1+）ICBO2.极间反向电流(1)集电极最大允许电流ICM(2)集电极最大允许功率损耗PCMPCM=ICVCE３.极限参数1.5.4BJT的主要参数(3)反向击穿电压V(BR)CBO——发射极开路时的集电结反向击穿电压。V(BR)EBO——集电极开路时发射结的反向击穿电压。V(BR)CEO——基极开路时集电极和发射极间的击穿电压。３.极限参数1.5.4BJT的主要参数由PCM、ICM和V(BR)CEO在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和过电压区。输出特性曲线上的过损耗区（思考题）end•本章小结•半导体有两种载流子：电子和空穴。对纯净的半导体掺入杂质便可制成P型和N型半导体。•半导体二极管具有单向导电性。•二极管的伏安特性是非线性的，它是非线性器件。为了分析计算电路方便，在特定条件下，常把二极管线性化处理，从而得到几种简化的模型，如理想模型、恒压降模型、折线模型和小信号模型。二极管的主要参数有最大整流电流IF、最高反向工作电压UR和最大反向电流IR。•齐纳二极管（又称稳压管）是一种特殊的二极管，利用它在反向击穿状态下的恒压特性，常用来构成简单的稳压电路。•三极管是由两个PN结组成的三端器件，分NPN和PNP两种类型，晶体管是一种电流控制器件。•三极管的电流放大系数是它的主要参数，为保证器件的安全运行，还有几项极限参数如集电极最大允许电流、集电极最大允许功率损耗、集-射极反向击穿电压等，使用时应予以注意。