2_1_2双极型半导体三极管结构电流分配与控制.PPT

2.1.2双极型半导体三极管的电流分配与控制,双极型半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。若在放大工作状态发射结加正向电压，集电结加反向电压。,现以NPN型三极管的放大状态为例，来说明三极管内部的电流关系，见图02.02。,动画2-1,发射结加正偏时，从发射区将有大量的电子向基区扩散，形成的电流为IEN。与PN结中的情况相同。。从基区向发射区也有空穴的扩散运动，但其数量小，形成的电流为IEP。这是因为发射区的掺杂浓度远大于基区的掺杂浓度。,进入基区的电子流因基区的空穴浓度低，被复合的机会较少。又因基区很薄，在集电结反偏电压的作用下，电子在基区停留的时间很短，很快就运动到了集电结的边上，进入集电结的结电场区域，被集电极所收集，形成集电极电流ICN。在基区被复合的电子形成的电流是IBN。,,,另外因集电结反偏，使集电结区的少子形成漂移电流ICBO。于是可得如下电流关系式,IEIENIEP且有IENIEPIENICNIBN且有IENIBN，ICNIBN,,,ICICNICBO,IBIEPIBN－ICBO,IEIEPIENIEPICNIBNICNICBOIBNIEP－ICBOIEICIB,以上关系在图02.02的动画中都给予了演示。由以上分析可知，发射区掺杂浓度高，基区很薄，是保证三极管能够实现电流放大的关键。若两个PN结对接，相当基区很厚，所以没有电流放大作用，基区从厚变薄，两个PN结演变为三极管，这是量变引起质变的又一个实例。,,,问题1除了从三极管的电流分配关系可以证明IEICIB。还可以通过什么方法加以说明,问题2为什么当温度升高时，三极管将失去放大作用从物理概念上加以说明。,2.1.2双极型半导体三极管的电流分配与控制,改进的电子教案,2.1双极型半导体三极管的工作原理,半导体三极管在英文中称为晶体管Transister，半导体三极管有两大类型，一是双极型半导体三极管BJT，二是场效应半导体三极管FET。,双极型半导体三极管是由两种载流子参与导电的半导体器件，它由两个PN结组合而成，是一种电流控制电流源器件（CCCS）。,场效应型半导体三极管仅由一种载流子参与导电，是一种电压控制电流源器件（VCCS）。,2.1.1双极型半导体三极管的结构,NPN型,PNP型,这是基极b,这是发射极e,这是集电极c,这是发射结Je,这是集电结Jc,三极管的符号短粗线代表基极,发射极的箭头方向,代表发射极电流的实际方向。,2.1.2双极型半导体三极管的电流分配关系,双极型三极管在制造时，要求发射区的掺杂浓度大，基区掺杂浓度低并要制造得很薄，集电区掺杂浓度低，且集电结面积较大。从结构上看双极型三极管是对称的，但发射极和集电极不能互换。,双极型半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。若在放大工作状态发射结加正向电压，集电结加反向电压。现以NPN型三极管的放大状态为例，来说明三极管内部载流子的运动关系，见下图。,,,IEN,ICN,IEP,ICEO,,IE,,IC,,IB,IBN,注意图中画的是载流子的运动方向，空穴流与电流方向相同；电子流与电流方向相反。为此可确定三个电极的电流,IEIENIEP且IENIEP,ICICNICBOICNIEN-IBN,IBIEPIBN-ICBO,由此可写出三极管三个电极的电流,发射极电流IEIEN＋IEP且有IENIEP集电极电流ICICNICBOICNIEN-IBN且有IENIBN，ICNIBN基极电流IBIEPIBN－ICBO所以，发射极电流又可以写成IEIEPIENIEPICNIBNICNICBOIBNIEP－ICBOICIB,从以上分析可知，对于NPN型三极管，集电极电流和基极电流是流入三极管，发射极电流是流出三极管，流进的电流等于流出的电流。由以上分析可知，发射区掺杂浓度高，基区掺杂浓度低且很薄，是保证三极管能够实现电流放大的关键。,若两个PN结对接，相当基区很厚，所以没有电流放大作用，基区从厚变薄，两个PN结演变为三极管，这是量变引起质变的又一个实例。,动画2-1,2.1.3双极型半导体三极管的电流关系,2.1.3.1三种组态,双极型三极管有三个电极，其中两个可以作为输入,两个可以作为输出，这样必然有一个电极是公共电极。三种接法也称三种组态，如共发射极接法，也称共发射极组态，简称共射组态，见下图。,共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示；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。,2.1.3.2三极管的电流放大系数,1.共基极直流电流放大系数,电流放大系数，一般来说是指输出电流与输入电流的比。由于组态不同，三极管的输入电极和输出电极不同，所以对共基组态，输出电流是集电极电流IC，输入电流是发射极电流IE，二电流之比的关系可定义为,称为共基极直流电流放大系数。它表示最后达到集电极的电子电流ICN与总发射极电流IE的比值。ICN与IE相比，因ICN中没有IEP和IBN，所以的值小于1，但接近1。由此可得,ICICNICBOIEICBOICIBICBO,2.共发射极直流电流放大系数,对共射组态的电流放大系数，输出电流是集电极电流IC，输入电流是基极电流IB，二电流之比可定义,称为共发射极接法直流电流放大系数。于是,因≈1,所以1。,