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1、11.3.1晶体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。第1页/共31页2平面型(NPN)三极管制作工艺 在 N 型硅片(集电区)氧化膜上刻一个窗口，将硼杂质进行扩散形成 P 型(基区)，再在 P 型区上刻窗口，将磷杂质进行扩散形成N型的发射区。引出三个电极即可。合金型三极管制作工艺：在 N 型锗片(基区)两边各置一个铟球，加温铟被熔化并与 N 型锗接触，冷却后形成两个 P 型区，集电区接触面大，发射区掺杂浓度高。第2页/共31页3(a)NPN 型ecb符号集电区集电结
2、基区发射结发射区集电极 c基极 b发射极 eNNP第3页/共31页4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(b)PNP 型第4页/共31页51.3.2晶体管的电流放大原理以 NPN 型晶体三极管为例讨论cNNPebbec表面看晶体管若实现放大，必须从晶体管内部结构和外部所加电源的极性来保证。不具备放大作用第5页/共31页6晶体管内部结构要求：NNPebcN N NP P P1）发射区高掺杂。2）基区做得很薄。通常只有几微米到几十微米，而且掺杂较少。3）集电结面积大。第6页/共31页7RCUBBUCCRB 晶体管放大的外部条件：外加电源的极性应使发射结处于正
3、向偏置状态，而集电结处于反向偏置状态。第7页/共31页8becRcRb1.三极管中载流子运动过程I EIB（1）发射发射区的电子越过发射结扩散到基区，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)。（2）复合和扩散电子到达基区，少数与空穴复合形成基极电流 Ibn，复合掉的空穴由 UBB 补充。多数电子在基区继续扩散，到达集电结的一侧。第8页/共31页9becI EI BRcRb1.三极管中载流子运动过程（3）收集集电结反偏，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 UCC。I C另外，集电区和基区的少子在外电场的作用下将进行漂移运
4、动而形成反向饱和电流，用ICBO表示。ICBO第9页/共31页102.三极管的电流分配关系IC=ICN+ICBO IE=ICN+IBN+ICBO=IEN+IEPUBBUCCRBRCIE=IC+IBIB=IBN+IPE-ICBO三个极的电流之间满足节点电流定律，即第10页/共31页113.晶体管电流放大系数(1)直流电流放大系数 一般要求 ICN 在 IE 中占的比例尽量大。而二者之比称直流电流放大系数，即一般可达 0.95 0.99 为共基极直流放大系数 第11页/共31页12将(1)式代入IE=IC+IB 得其中：称为共射极直流电流放大系数。第12页/共31页13上式中的后一项常用 ICEO
5、 表示，ICEO 称穿透电流。当 ICEO 0 时的输入特性曲线当 uCE 0 时，这个电压有利于将发射区扩散到基区的电子收集到集电极。uCE uBE，三极管处于放大状态。*特性右移(因集电结开始吸引电子)OiB/AuCE 1 时的输入特性具有实用意义。iBUCEiCUCCRBUBBcebRCV+V+A+mAUBE*uCE 1 V，特性曲线重合。第18页/共31页192、输出特性划分三个区：截止区、放大区和饱和区。(1)截止区iB 0 的区域。两个结都处于反向偏置。iB=0 时，iC=ICEO。硅管约等于 1 A，锗管约为几十 几百微安。第19页/共31页20(2)放大区：条件：发射结正偏集电
6、结反偏特点：各条输出特性曲线比较平坦，近似为水平线，且等间隔。集电极电流和基极电流体现放大作用，即对 NPN 管 uBE 0，uBC 0 uBC 0。特点：iC 基本上不随 iB 而变化，在饱和区三极管失去放大作用。i C iB。当 uCE=uBE，即 uCB=0 时，称临界饱和，uCE uBE时称为过饱和。饱和管压降 UCES 0.4 V(硅管)，UCES 0.2 V(锗管)2、输出特性第21页/共31页221.3.4晶体管的主要参数三极管的连接方式ICIE+C2+C1 UEEReUCCRc(b)共基极接法UCCRb+UBBC1TICIBC2Rc+(a)共发射极接法第22页/共31页23(2
7、)共射直流电流放大系数忽略穿透电流 ICEO 时，(1)共基直流电流放大系数忽略反向饱和电流 ICBO 时，1、直流参数 是表征管子在直流电压作用下的参数。有以下几个：第23页/共31页24(3)集电极和基极之间的反向饱和电流 ICBO(4)集电极和发射极之间的反向饱和电流 ICEO(a)ICBO测量电路(b)ICEO测量电路ICBOcebAICEOAceb 小功率锗管 ICBO 约为几微安；硅管的 ICBO 小，有的为纳安数量级。当 b 开路时，c 和 e 之间的电流。值愈大，则该管的 ICEO 也愈大。第24页/共31页25(1)共射电流放大系数(1)共基电流放大系数 和 这两个参数不是独
8、立的，而是互相联系，关系为：2.交流参数 交流参数是交流条件下起作用的参数，它反映三极管对动态信号的性能指标。第25页/共31页263、极限参数(1)集电极最大允许电流 ICM 当 iC 过大时，三极管的 值要减小。在 iC=ICM 时，值下降到额定值的三分之二。(2)集电极最大允许耗散功率 PCM过损耗区安全 工 作 区 将 iC 与 uCE 乘积等于规定的 PCM 值各点连接起来，可得一条双曲线。iCuCE PCM 为过损耗区iCuCEOPCM=iCuCE安全 工 作 区安全 工 作 区过损耗区过损耗区第26页/共31页27(3)极间反向击穿电压外加在三极管各电极之间的最大允许反向电压。U
9、(BR)CEO：基极开路时，集电极和发射极之间的反向击穿电压。U(BR)CBO：发射极开路时，集电极和基极之间的反向击穿电压。安全工作区同时要受 PCM、ICM 和U(BR)CEO限制。过电压iCU(BR)CEOuCEO过损耗区安全 工 作 区ICM过流区第27页/共31页281.3.5PNP 型三极管放大原理与 NPN 型基本相同，但为了保证发射结正偏，集电结反偏，外加电源的极性与 NPN 正好相反。(a)NPN 型UCCUBBRCRb N NP+uoui(b)PNP 型UCCUBBRCRb+uoui第28页/共31页29 PNP 三极管电流和电压实际方向。UCEUBE+IEIBICebCUCEUBE(+)()IEIBICebc(+)()PNP 三极管各极电流和电压的规定正方向。PNP 三极管中各极电流实际方向与规定正方向一致。电压(UBE、UCE)实际方向与规定正方向相反。计算中UBE、UCE 为负值；输入与输出特性曲线横轴为(UBE)、(UCE)。第29页/共31页30第30页/共31页31谢谢您的观看！第31页/共31页