第二章双极型晶体管
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第二章 双极型晶体三极管(BJT )§2.1 知识点归纳一、BJT 原理·双极型晶体管(BJT )分为NPN 管和PNP 管两类(图2-1,图2-2)。
·当BJT 发射结正偏,集电结反偏时,称为放大偏置。
在放大偏置时,NPN 管满足C B C V V V >>;PNP 管满足C B E V V V <<。
·放大偏置时,作为PN 结的发射结的V A 关系是:/BE T v V E ES i I e =(NPN ),/E B T v VE ES i I e =(PNP )。
·在BJT 为放大偏置的外部条件和基区很薄、发射区较基区高掺杂的内部条件下,发射极电流E i 将几乎转化为集电流C i ,而基极电流较小。
·在放大偏置时,定义了CNE i i α=(CN i 是由E i 转化而来的C i 分量)极之后,可以导出两个关于电极电流的关系方程:C E CBO i i I α=+(1)C B CBO B CEO i i I i I βββ=++=+其中1αβα=-,CEO I 是集电结反向饱和电流,(1)CEO CBO I I β=+是穿透电流。
·放大偏置时,在一定电流范围内,E i 、C i 、B i 基本是线性关系,而BE v 对三个电流都是指数非线性关系。
·放大偏置时:三电极电流主要受控于BE v ,而反偏CB v 通过基区宽度调制效应,对电流有较小的影响。
影响的规律是;集电极反偏增大时,C I ,E I 增大而B I 减小。
·发射结与集电结均反偏时BJT 为截止状态,发射结与集电结都正偏时,BJT 为饱和状态。
二、BJT 静态伏安特性曲线·三端电子器件的伏安特性曲线一般是画出器件在某一种双口组态时输入口和输出口的伏安特性曲线族。
BJT 常用CE 伏安特性曲线,其画法是:输入特性曲线:()CE B BE V i f v =常数(图2-13)输出特性曲线:()B B CE I i f v =常数(图2-14)·输入特性曲线一般只画放大区,典型形状与二极管正向伏安特性相似。
第二章双极结型晶体管双极结型晶体管(bipolar junction transistor, BJT)是最早出现的具有放大功能的三端半导体器件,自1948年诞生以来,一直在高速电路、模拟电路和功率电路中占据着主导地位,因此,双极结型晶体管也是我们学习的重点。
通常所说的晶体管就是指双极结型晶体管。
§ 2.1 晶体管的结构1.晶体管的基本结构BJT是由靠得很近的两个PN结构成的半导体器件。
BJT一般包含NPN或PNP三个区域,前者称为NPN晶体管,后者称为PNP晶体管,这两种晶体管及其电路符号如图所示。
发射极、基极和集电极分别用英文字母E、B、C表示,发射区和基区之间的PN结称为发射结,集电区和基区之间的PN结称为集电结。
基区的宽度必须远远小于该层材料种少数载流子的扩散长度,否则就成了两个背靠背的独立PN结。
2.均匀基区晶体管和缓变基区晶体管在晶体管内部,载流子在基区中的传输过程是决定晶体管许多性能(如电流增益、频率特性等)的重要环节。
而在基区宽度确定之后,基区杂质分布是影响载流子基区输运过程的关键因素。
尽管晶体管有很多制造工艺,但在理论上分析其性能时,为了方便起见,通常根据晶体管基区的杂质分布情况不同,将晶体管分为均匀基区晶体管和缓变基区晶体管。
本章将重点介绍均匀基区晶体管一些特性原理。
(1)均匀基区晶体管均匀基区晶体管的基区杂质是均匀分布的,在这类晶体管中,载流子在基区内的传输主要靠扩散机理进行,所以又称为扩散型晶体管。
其中合金法制造的晶体管就是典型的均匀基区晶体管,合金管(如锗PNP合金管)的制造工艺和杂质分布如图所示。
在N型锗片的一面放上受主杂质铟镓(Ⅲ族元素)球做发射极,另一面放上铟球做集电极,经烧结冷却后而形成PNP结构。
(2)缓变基区晶体管缓变基区晶体管的基区杂质分布是缓变的,这类晶体管的基区存在自建电场,载流子在基区除了扩散运动外,还存在漂移运动且往往以漂移运动为主,故也称为漂移晶体管。