模拟电子技术 第二章半导体三极管 第2章半导体三极管(Semiconductor Transistor) 2.1双极型半导体三极管 2.1.1晶体三极管 一、结构与符号 集电极C。collector 集电区 N 集电结 基极Bo Bo 基区 base 发射结 一发射区 发射极E emitter NPN型 PNP型 分类：按材料分：硅管、锗管 按结构分：NPN、PNP 小功率管1W
第2章 半导体三极管 (Semiconductor Transistor) 2.1 双极型半导体三极管 2.1.1 晶体三极管 一、结构与符号 N N P 发射极E 基极B 集电极C 发射结 集电结 — 基区 — 发射区 — 集电区 emitter base collector NPN型 E C B P P N E B C E C B PNP型 分类： 按材料分：硅管、锗管 按结构分：NPN、PNP 按使用频率分 高频管 低频管 按功率分 小功率管 1 W 第二章 半导体三极管
模拟电子技术 第二章半导体三极管 二、电流放大原理 1.三极管放大的条件 内部 发射区掺杂浓度高 发射结正偏 条件 基区薄且掺杂浓度低 条件 集电结反偏 集电结面积大 2.满足放大条件的三种电路 +oE Co* B 4。 ● 。 E 0 共基极 共发射极 共集电极 实现电路 d B +0 Rc RE 中Rcuo u:
二、电流放大原理 1. 三极管放大的条件 内部 条件 发射区掺杂浓度高 基区薄且掺杂浓度低 集电结面积大 外部 条件 发射结正偏 集电结反偏 2. 满足放大条件的三种电路 ui uo E C B E C B ui uo E C B ui uo 共基极 共发射极 共集电极 实现电路 ui uo RB RC u uo i RC RE 第二章 半导体三极管
模拟电子技术 第二章半导体三极管 3.三极管内部载流子的传输过程 )发射区向基区注入多子电子， CBO CN 形成发射极电流I (基区空穴运动因浓度低而忽略) RC 2)电子到达基区后 B 大部分向BC结方向扩散，形成IC 少部分与空穴复合，形成IBN。 RB 基区空穴来源： ①cc 基极电源提供(IB) 集电区少子漂移(IcBO) 即：IBN≈IB+ICBO IB=IBN-ICBO 3)集电区收集扩散过来的载流子形成集电极电流Ic . IC=ICN +ICBO
3. 三极管内部载流子的传输过程 1) 发射区向基区注入多子电子， 形成发射极电流IE I CN （基区空穴运动因浓度低而忽略） 2) 电子到达基区后 大部分向BC结方向扩散，形成ICN I E 少部分与空穴复合，形成IBN 。 I BN 基区空穴来源： 基极电源提供( IB ) 集电区少子漂移(ICBO) I CBO I B 即：I BN I B + I CBO IB = IBN – ICBO 3) 集电区收集扩散过来的载流子形成集电极电流I C I C I C=ICN +ICBO 第二章 半导体三极管
模拟电子技术 第二章半导体三极管 4.三极管的电流分配关系 IB=I BN-ICBO Ic=IcN +ICBO 当管子制成后，发射区载流子浓度、基区宽度、集电结 面积等确定，故电流的比例关系确定，即： B=CN =Ic-Icno IBN IBN+ICBO Ic=BIB+(1+B)IcBo=BIB+IcEQ 穿透电流 Ie=Ic+I8 IE=Ic+IB Ic=BIB +ICEO Ic=BI8 Ig=(1+B)IB+ICEO Ig=(1+B)I8
4. 三极管的电流分配关系 当管子制成后，发射区载流子浓度、基区宽度、集电结 面积等确定，故电流的比例关系确定，即： IB = I BN − ICBO IC = ICN + ICBO B N CN I I = C B CBO B CEO I = I +(1+ )I = I + I IE = IC + IB 穿透电流 C B CEO I = I + I I E = I C + I B C B I = I E B I = (1+ ) I 第二章 半导体三极管 E B CEO I = (1+ ) I + I B N CBO C CBO I I I I + − =
模拟电子技术 第二章半导体三极管 2.1.2晶体三极管的特性曲线 一、输入特性 B B=f(WBE)uCE=常数 出 uCE=0与二极管特性相似 输心BF 回路 回路 UCE =0 cE≥1V BB UBE UCE >0 特性右移（因集电结开始吸引电子） ucE≥IV 特性基本重合（电流分配关系确定) - 导通电压UBE(om) Si管：0.6~0.8V取0.7V Ge管：0.2~0.3V取0.2V
2.1.2 晶体三极管的特性曲线 一、输入特性 输入 回路 输出 回路 i B = f (uBE ) uCE=常 数 uCE = 0 与二极管特性相似 RC VCC iB IE RB + uBE − +uCE − VBB C E B iC + − + − iB RB + uBE V − BB + − VBB + − uBE B i O uCE = 0 uCE 1V uCE 0 uCE 1V 特性基本重合（电流分配关系确定） 特性右移（因集电结开始吸引电子） 导通电压 UBE（on） Si 管: 0.6 0.8 V Ge管: 0.2 0.3 V 取 0.7 V 取 0.2 V 第二章 半导体三极管
模拟电子技术 第二章半导体三极管 二、输出特性 ic=f(ucE)B=常数 ic/mA 1.截止区：IB≤0的区域 50A 条件：两个结反偏 40uA 2.放大区：Ic=BLs+IcEo 效夫区30u4 条件：发射结正偏 20A 集电结反偏 10A 特点：水平、等间隔 区 EV3饱和区：wcE≤MBE 6 WCB=ucE-WBE≤0 特点： 1)Ic≠BIB 条件：两个结正偏 2)临界饱和： UCE =UBE 3)深度饱和： U CE (SAT) . U CE (SAT)
二、输出特性 i C = f (uCE)i B=常 数 iC / mA uCE /V 50 µA 40µA 30 µA 20 µA 10 µA IB =0 O 2 4 6 8 4 3 2 1 放大区 截止区 饱 和 区 1. 截止区： I B 0 的区域 条件：两个结反偏 2. 放大区： C B CEO I = I + I 条件：发射结正偏 集电结反偏 特点：水平、等间隔 3. 饱和区：uCE u BE uCB = uCE − u BE 0 条件：两个结正偏 特点： 1) I C IB 2) 临界饱和： 3) 深度饱和： U CE（SAT）= 0.3 V (硅管) U CE（SAT）= 0.1 V (锗管) uCE = uBE 第二章 半导体三极管
模拟电子技术 第二章 半导体三极管 三、温度对特性曲线的影响 1.温度升高，输入特性曲线向左移 B> 温度每升高1C,UE↓2~2.5mV 温度每升高10C,IcBo约增大1倍 UBE 2.温度升高，输出特性曲线向上移 11 ic T2>T2 温度每升高1C,B↑0.5%~1% 输出特性曲线间距增大 R=0 WCE
三、温度对特性曲线的影响 1. 温度升高,输入特性曲线向左移 温度每升高1C，UBE 2 2.5 mV 温度每升高10 C，ICBO 约增大1倍 2. 温度升高,输出特性曲线向上移 uBE B i O T2 温度每升高1 C， 0.5% 1% 输出特性曲线间距增大 iC uCE T2 > T2 iB = 0 第二章 半导体三极管 T2 >
模拟电子技术 第二章半导体三极管 2.1.2晶体三极管的主要参数 一、电流放大系数 ↑ic/mA 50A 1.共发射极电流放大系数 40A B一直流电流放大系数 30A Ic 20A 10A BN IB=0UCE B一交流电流放大系数 02 4 68 B=9 一般为几十~几百P33例2.1.2 -I =- B 2.共基极电流放大系数Q= a<1一般为0.95~0.99 Ig Ic+Ig 1+8 1+8 二、极间反向饱和电流 CB间反向饱和电流ICBO CE间反向饱和电流IcEO
2.1.2 晶体三极管的主要参数 一、电流放大系数 1. 共发射极电流放大系数 iC / mA uCE /V 50 µA 40µA 30 µA 20 µA 10 µA IB =0 O 2 4 6 8 4 3 2 1 — 直流电流放大系数 B C B CBO C CBO B N CN I I I I I I I I + − = = — 交流电流放大系数 = B C i i 一般为几十 几百 P33 例2.1.2 2. 共基极电流放大系数 + = + = + = = 1 1 C B C E C I I I I I 1 一般为 0.95 0.99 二、极间反向饱和电流 CB间反向饱和电流 ICBO CE间反向饱和电流 ICEO 第二章 半导体三极管
模拟电子技术 第二章半导体三极管 极限参数 (P342.1.7)已知： ICM=20 mA,PCM=100 mW, U(BR)CEO =20 V, 当UcE=10V时，IcU(BR)CEO >U(BR)EBO
iC ICM U(BR)CEO uCE PCM O ICEO 安 全 工 作 区 三、极限参数 1. ICM — 集电极最大允许电流，超过时值明显降低 U(BR)CBO—发射极开路时C、B 间反向击穿电压 2. PCM — 集电极最大允许功率损耗 PC = iC uCE 3. U（BR）CEO— 基极开路时 C、E 间反向击穿电压 U(BR)EBO—集电极极开路时E、B间反向击穿电压 U(BR)CBO > U(BR)CEO > U(BR)EBO (P34 2.1.7)已知: ICM = 20 mA, PCM = 100 mW, U(BR)CEO = 20 V, 当UCE = 10V时，IC < mA 当UCE = 1V，则 IC < mA 当IC= 2 mA，则 UCE < V 10 20 20 第二章 半导体三极管