第12章 双极晶体管

双极晶体管导通电压范围概述及解释说明1. 引言1.1 概述双极晶体管是一种常见的半导体器件，广泛应用于电子电路中。

它具有放大、开关和稳压等功能，其性能主要由多个参数决定。

其中之一就是导通电压范围，也被称为开启电压或基极-发射极间电压。

本文将对双极晶体管导通电压范围进行概述并进行详细的解释说明。

1.2 文章结构本文将按照以下结构进行论述：在引言部分，我们将提供文章的概述、目的以及组织结构。

第二部分将探讨双极晶体管导通电压范围的意义。

我们将定义导通电压，并介绍双极晶体管的工作原理。

同时，我们还将探讨影响导通电压范围的因素。

第三部分将介绍测量双极晶体管导通电压范围的方法。

我们将包括静态测量方法、动态测量方法以及实际应用中常用的电压测量技术。

第四部分将对限制双极晶体管导通电压范围的因素进行分析，并提出解决方法。

我们将讨论材料参数对导通电压范围的影响以及设计和工艺上的优化策略。

最后一部分是结论和展望。

我们将总结并回顾本文的主要观点，同时对未来研究双极晶体管导通电压范围的方向提出展望。

1.3 目的本文旨在全面了解和解释双极晶体管导通电压范围的意义、测量方法以及限制因素等方面内容。

希望通过本文的阐述能够使读者对双极晶体管导通电压范围有更深入的理解，并为相关领域研究者提供有益的参考和启示。

2. 双极晶体管导通电压范围的意义2.1 导通电压的定义双极晶体管（BJT）是一种常用的电子元件，它有两个PN 结构，包括一个N 型区域和一个P 型区域。

当正向偏置施加到基极-发射结上时，BJT将进入导通状态。

导通电压是指在这种情况下，为了使BJT能够快速、稳定地工作，必须施加到基极-发射结的最小正向电压。

2.2 双极晶体管的工作原理双极晶体管具有三个引脚：基极（Base）、集电极（Collector）和发射极（Emitter）。

当一个小的输入信号应用于基极时，通过集电区与发射区之间的二次注入效应，在集电区形成一个大型输出信号。

Bipolar Junction Transistors双极晶体管IntroductionThree basic transistors:•Bipolar transistors•MOSFET(Metal-oxide-semiconductor field effect transistors)•JFET(Junction field effect transistors)Bipolar junction transistors1)Bipolar: electrons & holes2)Junction: 2 pn junctions3)Basic principle: ambipolar transport theoryDifferences between BJT and MOSFET:•工作的核心结构：BJT: 两个pn结；MOSFET: 沟道。

•参与工作的载流子：BJT: 电子和空穴；MOSFET: 电子或空穴。

BJTs: 2 juctions, 3 terminals.Essentially，BJTs are voltage controlling current sources.哪两端的电压控制哪个电流？如何控制？发射极作为载流子的源，形成电流（流向集电极的粒子流），在电流流经的途中加入基极（控制极），实现对电流的控制。

例如：电路符号：Kirchhoff’svoltage & current lawsTwo common circuit configurations •Common base configuration •Common emitter configuration Different input signalFour different biasing modes:Two applications: Anolog circuits & Digital circuitsChapter 9Static characteristics of bipolar junction transistors目标：•定性了解双极晶体管的基本工作原理•定量分析双极晶体管中载流子的分布和电流的成分•影响双极晶体管性能的因素•非理想效应•双极晶体管的基本模型•了解先进双极晶体管基础：pn结理论审稿人建议作者考虑如下问题、并进行适当修改：1. 诚如原文“τ为零外磁场下自由层内的总磁矩偏离初始平衡状态向准平衡态弛豫的弛豫时间，该弛豫包含了Gilbert弛豫过程、由各向异性能变化引起的恢复扭矩、自旋动力学弛豫过程以及自旋翻转散射等效应。

双极型晶体管品体管的极限参数品体管的极限参数双极型晶体管(BipolarTransistor)由两个背匏背型空构成的具有电流放大作用的晶体三极管。

起源于1948年发明的点接触晶体三极管，50年代初发展成结型三极管即现在所称的双极型晶体管。

双极型晶体管有两种基本结构：PNP型和NPN型。

在这3层半导体中，中间一层称基区，外侧两层分别称发射区和集电区。

当基区注入少量电流时，在发射区和集电区之间就会形成较大的电流，这就是晶体管的放大效应。

双极型晶体管是一种电流控制器件，电子和空穴同时参与导电。

同场效应晶体管相比,双极型晶体管开关速度快，但输入阻抗小，功耗大。

双极型晶体管体积小、重量轻、耗电少、寿命长、可竟性高，已广泛用于广播、电视、通信、雷达、计算机、臼控装置、电子仪器、家用电器等领域，起放大、振荡、开关等作用。

晶体管：用不同的掺杂方式在同一个硅片上制造出三个掺杂区域，并形成两个PN结，就构成了晶体管.晶体管分类：NPN型管和PNP型管输入特性曲线：描述了在管乐降UCE一定的情况下，基极电流iB与发射结压降uBE之间的关系称为输入伏安特性，可表示为：硅管的开启电压约为0.7V,铸管的开启电压约为0.3V。

输出特性曲线：描述基极电流旧为一常量时，集电极电流iC与管乐降uCE之间的函数关系。

可表示为：双击型晶体管输出特性可分为三个区♦截止区：发射结和集电结均为反向偏置。

IE@0,IC@0,UCE@EC,管子失去放大能力。

如果把三极管当作一个开关，这个状态相当于断开状态。

♦饱和区：发射结和集电结均为正向偏置。

在饱和区IC不受IB的控制，管子失去放大作用，UCE@0,IC=EC/RC,把三极管当作一个开关，这时开关处于闭合状态。

♦放大区：发射结正偏，集电结反偏。

放大区的特点是：♦IC受IB的控制，与UCE的大小几乎•无关。

因此三极管是一个受电流IB控制的电流源。

♦特性曲线平坦部分之间的间隔大小，反映基极电流IB对集电极电流IC控制能力的大小，问隔越大表示管子电流放大系数b越大。

双极晶体管的特点有哪些双极晶体管（Bipolar junction transistor，BJT）是一种主要用于电路放大、开关和数字逻辑运算等方面的电子器件。

他是由三层不同掺杂的半导体材料组成，内部有两个 pn 结。

正如其名字所暗示的那样，BJT有两种类型，即npn型和pnp型。

本文将介绍BJT的特点及其优缺点。

BJT的结构一般而言，BJT可以细分为三个区域：1.发射区域2.基区域3.收集区域npn型BJT的三个区域的掺杂方式分别为n型、p型以及N型；pnp型BJT的三个区域的掺杂方式分别为p型、n型以及P型。

这样，BJT就可以说是由两个嵌入在晶体管种的 pn 结组成。

BJT的工作原理BJT有两种工作状态：增加型（Active）和截止型（Cutoff），两种状态分别对应的输入上下限，可以通过控制器的输入电压的变化控制晶体三‘BJT的工作状态。

增加型指的是，当E-B结上有一定的正电压，E-C结上有一定的正电压时，会有大量的电子从发射区向集成区注入，此时基极中的电子浓度将呈现正哥级数，BJT就处于工作状态。

BJT的特点1.非线性特性BJT有很强的非线性特性，它们是非线性设备中最常见的一种，也是最有用的一种。

2.放大特性BJT可以将小信号放大成大信号，这是其最重要的特性之一。

在各种应用领域如放大电路、调制电路及开关电路中，很长一段时间内BJT仍然是主要的构件。

3.低输入电阻BJT的输入电阻低，这是其优势之一。

在工作时，BJT的输入电阻通常为1kΩ或以下，归功于其将输入电压分布在位于 E-B 端的 pn 结上的事实。

4.超高频特性BJT也是一种高频应用的元件，由于其内部结构的某些特性，BJT能够在高达许多GHz的频率范围内发挥作用。

这使它在无线电通信系统和其他高频应用领域非常有用。

5.温度范围广BJT也可以在广泛的温度范围内使用，从极低的温度到200摄氏度，这使它非常适用于高温环境，例如高温发汽器和工业测量仪器等级。