第1章半导体器件基础第3讲v2.0

+
ICBO b
c
+
ICEO
（2）集电极发射极间的穿透电流ICEO 基极开路时，集电极到发射极间的电流— —穿透电流 。其大小与温度有关。 I CEO＝( 1 )I CBO
南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜(13390753953)2010版
e
3.极限参数
（1）集电极最大允许电流ICM
模拟电子技术
第1章
• • • • • 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
半导体器件基础
半导体基础知识 PN结与半导体二极管 特殊二极管 半导体三极管 场效应晶体管
南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜(13390753953)2010版
模拟电子技术
1.4 半导体三极管
半导体三极管，也叫晶体三极管。由于 工作时，多数载流子和少数载流子都参与 运行，因此，还被称为双极型三极管 (Bipolar Junction Transistor，简称BJT)。
温度对输入特性的影响 60℃ 20 ℃
iB
温度对输出特性的影响 uCE
南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜(13390753953)2010版
模拟电子技术
1.4.4 三极管的主要参数 1.电流放大系数
iC (mA)
IB =100uA
IB=80uA
（1）共发射极电流放大系数： △iC 共基和共射直流电流 放大系数定义分别为：
IB的改变控制了IC的变 化，体现了三极管的 I CBO电流控制功能。 , 1
穿透电流
IC IB (1 )ICBO IB ICEO
因为
I B
IC IB
只与管子的结构
交流放大系数
ΔI C ΔI B

尺寸和掺杂浓度有 关，与外加电压无 关。一般 >> 1
模拟电子技术
Ic增加时， 要下降。当值下降到线性放大区值的70％ 时，所对应的集电极电流称为集电极最大允许电流ICM。
i C(mA)
（2）集电极最大允 ICM 许功耗PCM
集电极电流通过集 电结时所产生的功耗，
P IBCM =80uA
IB =40uA IB =20uA IB=0
IB =100uA
南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜(13390753953)2010版
模拟电子技术
南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜(13390753953)2010版
1. 输入特性曲线
iB=f(uBE) uCE=常数
输入电压
模拟电子技术
输入电流
iC iB
+
iB (uA)
+
80
T
+ +
u BE +
i C(mA)
IB =100uA IB =80uA 集电子的能力足够强。 IB =60uA 这时，发射到基区的电 IB =40uA 子都被集电极收集，形 IB =20uA 成iC。所以uCE再增加， IB=0 uCE (V) iC基本保持不变。 同理，可作出iB=其他值的曲线。
南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜(13390753953)2010版
IB =60uA
PC= ICUCE < PCM （3）反向击穿电压
U（BR）CEO
uCE (V)
U（BR）CEO——基极开路时，集电极与发射极之间允 许的最大反向电压。
南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜(13390753953)2010版
模拟电子技术
练习： 已知：ICM = 20 mA, PCM = 100 mW，U(BR)CEO = 20 V，问： 当 UCE = 10 v 时，IC < mA 当 UCE = 1 v，则 IC < mA 当 IC = 2 mA，则 UCE < V
模拟电子技术
常见三极管的外形结构
南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜(13390753953)2010版
模拟电子技术
1.4.1
三极管的结构
三极管是由两个PN结和三块掺杂半导体组成。 NPN型
集电极
c
-
电路符号: C
集电结
集电区
N P
发射结
b
基极
基区 发射区
B
ib
ic ie
E 双极型三极管的符号中，发射极的箭头 e 发射极 代表发射极电流的实际方向。 e-emitter c-collector b-base
2010-3-14 南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜(13390753953)2010版
模拟电子技术
三极管的分类：
按结构：NPN型和PNP型； 按照频率：高频管和低频管。 按所用半导体材料：硅管和锗管; 按功率大小：大功率管<500mW 中功率管0.5-1mW 小功率管>1mW;
南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜(13390753953)2010版
IC
I CN
3) 集电区收集扩散过 来的载流子形成集 电极电流 IC I C = ICN + ICBO
IB
I BN
IE
南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜(13390753953)2010版
模拟电子技术
4) 电流分配关系
I E I EN I EP I CN I BN I EP I C I CN I CBO
IB
I BN
多数向 BC 结方向扩散形成 ICN。 IE 基区空 基极电源提供(IB) 穴来源 集电区少子漂移(ICBO) 即： IBN + IEP = IB + ICBO
IB = IBN – ICBO
南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜(13390753953)2010版
模拟电子技术
I CBO
I C I E I CBO
三极管是一种 电流控制器件。
南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜(13390753953)2010版
模拟电子技术
1.4.3 三极管的特性曲线（共发射极接法） 三极管的特性曲线是指三极管各电 极电压与电流之间的关系曲线，它是三 极管内部载流子运动的外部表现。 由于三极管和二极管一样也是非线性 元件，不能用一个固定的数值或一个简单 的方程式来表示各电极电压与电流之间的 关系，所以要用伏安特性曲线对它进行描 述。
IB IBN IEP ICBO
从外部看： C B
ib ic ie
I E I B IC
E
南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜(13390753953)2010版
模拟电子技术
定义：直流放大系数 I CN I C I CBO I BN I EP I B I CBO
南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜(13390753953)2010版
（1）uCE=0V时，相当于两个PN结并联。
0.2 0.4 0.6 0.8
uBE (V)
硅 0.5V
模拟电子技术
2. 输出特性曲线 iC=f(uCE) iB=常数
现以iB=60uA一条加以说明。 （1）当uCE=0 V时，因集电极无收集作用，iC=0。 （2） uCE ↑ → IC ↑ 。 （3） 当uCE ＞1V后，收
E ui B 共基极 C uo ui B E 共发射极 C uo ui E B C 共集电极 uo
外部 条件
发射结正偏 集电结反偏
南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜(13390753953)2010版
模拟电子技术
3. 三极管内部载流子的传输过程(以共射电路为例）
I CBO I CN
1) 发射区向基区注入多子电子， 形成发射极电流 IE。 2)电子到达基区后 (基区空穴运动因浓度低而忽略) 少数与空穴复合，形成 IBN 。
I / mA
一、温度对ICBO的影响
60
60 ℃ 20 ℃
40 温度每升高10℃， ICBO增加约一倍。 20 反之，当温度降低时ICBO减少。
硅管的ICBO比锗管的小得多。 二、温度对输入特性的影响 温度升高时正向特性左移， 反之右移 三、温度对输出特性的影响 温度升高将导致 IC 增大
O
iC
0
0.4 0.8 U / V
模拟电子技术
二极管：
伏安特性曲线
复 习
正向特性 反向特性 反向击穿特性 电路模型 理想模型 恒压降模型 折线模型
如何判断二极管是否导通： 判断二极管工作状态时，可先将二极管断开， 然后比较两极电位。如果处于正偏则二极管导 通；否则截止。电位差大的优先导通。
南京航空航天大学金城学院自动化系-钟丽娜(13390753953)2010版
模拟电子技术
输出特性曲线可以分为三个区域: 0.7 V。 此时发射结正偏，集电结也正偏。 截止区——iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的 下方。 此时，发射结反偏，集电结反偏。
饱和区——iC受uCE显著控制的区域，该区域内uCE＜
放大区——
饱和区
i C(mA)
放大区
IB =100uA IB =80uA IB =60uA IB =40uA IB =20uA IB=0 uCE (V)
u CE +
uCE=0V
40Leabharlann u CE ＞1V硅 0.7V （2）当uCE=1V时， 集电结已进入反偏状态，开始收集电子，所 死区电压 在同一uBE 电压下， 导通压降 以基区复合减少， iB 减小。特性曲线将向 锗 0.1V 锗 0.2V 右稍微移动一些。 （3）uCE ≥1V再增加时，曲线右移很不明显。
△iB
IB =60uA
IB=40uA
IB=20uA IB=0 u