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1、主要内容链接,3.1 半导体BJT 1. BJT的结构简介 2. BJT中的电流分配 3. BJT在放大电路中的连接方式 4. BJT的特性曲线 5. BJT输出特性曲线的三个工作区 6. BJT的主要参数,第三章 半导体三极管及放大电路基础,3.1 半导体BJT BJT(Bipolar Junction Transistor)为双极结型晶体管(三极管)，是通过一定的工艺将两个PN结结合在一起的器件。按照结构可分为NPN 和PNP型。,1. BJT的结构简介,(1) NPN型,发射区比集电区掺杂浓度大，其面积比集电区小。,(2) PNP型,(3) BJT的外形图,2. BJT中的电流分配,(1
2、) BJT内部载流子的传输过程 BJT正常工作的条件：发射结加正向电压(正向偏置)，集电结加反向电压(反向偏置)。,(a) 发射区向基区注入电子,发射结外加正向电压，以扩散电流为主：,IE,(b) 电子在基区中的扩散与复合,扩散到基区的电子有两个去向：,大部分漂移到集电区, 形成电流ICN,少部分和基区空穴复合, 使基区带负电, 被基极所接外加正向电压拉走, 形成电流IB,IE,ICN,IB,(c) 集电区收集电子,集电结外加反向电压，以漂移电流为主： 基区自身的电子向集电区漂移 集电区的空穴向基区漂移 两者形成反向饱和电流ICBO。,ICBO,IC,IB,BJT中的电流分配关系,(a) 电流
3、控制作用,(2) 电流控制作用及其实现条件,三个电极电流之间满足一定的比例分配关系，一个电极电流发生改变，另两个电流都会发生变化，因此可实现电流控制和放大作用,(b) BJT实现电流控制和放大的条件,内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，同时基区厚度要很小 外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置(基极一定处于中间电位),例题,3. BJT在放大电路中的连接方式,三极管在使用时，通常两个电极作为输入端，两个电极作为输出端，这样必然有一个电极是公共电极。根据公共电极，可以将三极管在放大电路中的连接方式分为三种，也称三种组态。 共发射极连接方式 共集电极连接方式 共基极连接方式,(1) 共发
4、射极连接方式,输 入 端：b、e 输 出 端：c、e 共用电极：e,输入端电压和端电流：VBE、IB 输出端电压和端电流：VCE、IC,(2) 共集电极连接方式,输 入 端：b、c 输 出 端：e、c 共用电极：c,输入端电压和端电流：VBC、IB 输出端电压和端电流：VEC、IE,(3) 共基极连接方式,输 入 端：e、b 输 出 端：c、b 共用电极：b,输入端电压和端电流：VEB、IE 输出端电压和端电流：VCB、IC,BJT的特性曲线是指端电流与端电压之间的关系曲线，根据输入端和输出端分为输入特性曲线和输出特性曲线。 (1) 共射极电路的特性曲线 输入特性 输入特性是指当vCE为某一常
5、数， iB 与vBE之间的关系曲线。,4. BJT的特性曲线,NPN型硅BJT共射极接法输入特性曲线,vCE=0：输入特性曲线和普通二极管的伏安特性曲线相似 原因：此时三极管相当于两个二极管并联,NPN型硅BJT共射极接法输入特性曲线,vCE1V：特性曲线向右移动 vCB= vCE - vBE0 此时集电结已进入反偏状态，开始收集电子，电子在基区的复合减少， 对同样的vBE，iB 、iC,vCE= vCB +vBE,NPN型硅BJT共射极接法输入特性曲线,随着vCE增加，曲线移动不大 主要原因：vCE1V后，c区已经将来自e区的电子绝大部分吸引走。,输出特性,输出特性是指当iB一定的情况下，
6、iC 与vCE之间的关系曲线。,vCE较小，集电结没有反偏或反偏电压较小，这时集电区收集电子的能力较弱，只要vCE稍稍增加，c区收集电子的能力将明显上升，因此iC上升较大,NPN型硅BJT共射极接法输出特性曲线,vCE较小时，iC随vCE增加迅速上升,vCB= vCE - vBE,当集电结反偏电压较大时，扩散到基区的电子基本上都可以被集电区收集，此后vCE再增加，电流也不会明显的增加 此时， iC和iB 电流满足固定的比例关系， iB 电流增加 ，iC电流等比例上升,NPN型硅BJT共射极接法输出特性曲线,vCE较大时，特性曲线进入与vCE轴基本平行的区域,基区宽度调制效应,vCE的变化引起基
7、区实际宽度变化的现象称为基区宽度调制效应，它导致vCE较大时，输出特性曲线略向上倾斜。,(2) 共基极电路的特性曲线,输出特性,输入特性,5. BJT输出特性曲线的三个工作区 (教材91页),(1) 饱和区,vCB= vCE - vBE,(2) 截止区,(3) 放大区,例题,6. BJT的主要参数,(1) 电流放大系数 共射极连接方式,共基极连接方式,(2) 极间反向电流,集电极基极反向饱和电流ICBO ICBO表示发射极开路，c、b极间外加反向电压时的反向电流。它和单个PN结的反向电流是一样的，大小为A量级。,集电极发射极反向饱和电流ICEO,ICEO表示基极开路，c、e极间外加反向电压时的
8、集电极电流。大小为A量级,ICEO从集电区穿过基区流至发射区，所以又叫穿透电流。该电流和单纯的PN结反向电流不同。,集电结反偏，引起反向漂移电流ICBO，相当于集电区对基区注入正电荷，其大小等于ICBO； 发射结正偏，发射区电子扩散到基区，其大小为IEICEO；这些电子中的一部分和来自集电区的 正电荷中和(中和的数目 ICBO)，另一部分漂移到集电区。,集电极发射极反向饱和电流ICEO,(3) 极限参数,极限参数是指为了保证晶体管在放大电路中能正常、安全地工作而不能逾越的参数。 集电极最大允许电流ICM 集电极最大允许功率损耗PCM 反向击穿电压 集电极开路时发射极基极间的反向击穿电压V(BR
9、)EBO 发射极开路时集电极基极间的反向击穿电压V(BR)CBO 基极开路时集电极发射极间的反向击穿电压V(BR)CEO,BJT安全工作区示意图,PCM=iCvCE 双曲线,例 题 1,测得某放大电路中一正常工作的BJT三个电极A、B、C的对地电位分别为9V、6V、6.2V，试分析A、B、C中哪个是基极、哪个是发射极、哪个是集电极，并说明此BJT是硅管还是锗管，是NPN型还是PNP型。(140页，习题3.1.1) C为基极 B为发射极 该BJT为锗管，PNP型 A为集电极,返回,测量三极管三个电极对地电位如下图所示，试判断三极管的工作状态。,VBE=0.7V VCB=4.3V VCE=5V 放
10、大区,VBE=1V VCB=10V VCE=9V 截止区,VBE=0.7V VCB=-0.4V VCE=0.3V 饱和区,返回,例 题 2,当集电极电流增加时，即IB和IC增加， 就要下降，当值下降到线性放大区值的7030时，所对应的集电极电流称为集电极最大允许电流ICM。至于值下降多少，会随三极管的型号以及生产厂家而有 所差别。,返回,集电极最大允许电流ICM,因发射结正偏，呈低阻，所以三极管功耗主要集中在集电结上。,集电极最大允许功率损耗PCM,返回,集电极电流通过集电结时所产生的功耗： PCM= iCvCBiCvCE,vCE= vCB +vBE,作 业,140页：3.1.2 141页：3.1.4,
