电子电路1课件第一章2010 3bjt

问题：2.PN结是如何形成的？它有什么特性？问题：3.什么是PN结的击穿现象？包括哪两种形式？问题：4.稳压管的特性？二极管的正向可以稳压吗?问题：1.

说出载流子在半导体中的运动形式？2021/7/3北京航空航天大学202教研室531.3

双极型晶体管（BJT,Bipolar

Junction

Transistors）概念：由三个杂质半导体区（发射区，基区，集电区）及两个PN结（发射结和集电结）构成的，有两种载流子（自由电子和空穴）在其内部作扩散、复合、漂移等复杂运动的PNP或NPN晶体管。BEIBIEICNPN型三极管BEC

CIBIEICPNP型三极管2021/7/3北京航空航天大学202教研室54双极型晶体管的基本结构：BECNNP基极发射极集电极NPN型集电极CPN极PE基发射极BPNP型2021/7/3北京航空航天大学202教研室55ECNNPB基极发射极集电极基区：较薄，掺杂浓度低集电区：面积较大发射区：掺杂浓度较高2021/7/3北京航空航天大学202教研室56三个杂质半导体区：CNPB基极E发射极集电极发射结集电结N2021/7/3北京航空航天大学202教研室57两个PN结：BJT

的实物图片：2021/7/3北京航空航天大学202教研室58小功率型中功率型大功率型BJT

电流放大原理：BECNNPRBECIEIBE进入P区的电子少部分与基区的空穴复合，形成电流IBEE

，多数扩散到集电结。B发射结正偏，发射区电子

不断向基区

扩散，形成

发射极电流

IE。基区空穴向发射区的扩散可忽略。1.3.1

BJT工作原理2021/7/3北京航空航天大学202教研室59BECNEBRBIE集电结反偏，有少子形成的反向电流ICBO。ICBOIC=ICE+ICBO»ICEIBEICE从基区扩散来2021/7/3北京航空航天大学202教研室60的电子作为集电结的少子E，NP

漂移进入集电结而被收集C

，形成ICE。BJT

电流放大原理：IB=IBE-ICBO»IBEIBBECNPNEBRBECIEICBOICEIC=ICE+ICBO

»ICEIBEBJT

电流放大原理：2021/7/3北京航空航天大学202教研室611.3.1.1

BJT内部载流子的传输过程多子通过EB结注入载流子在基区内扩散与复合集电极对载流子收集BJT结构特点：基区厚度很小；发射区掺杂浓度很高；集电区面积很大。2021/7/3北京航空航天大学202教研室621.3.1.2

共基连接电流分配关系vCB

=const dvCB

=0E

e|

=

ic

|di

ia

=

diCCBO(忽略I

）EIa

=

ICa

是共基BJT输出端交流短路条件下交流电流增益。a

是共基BJT的直流电流增益。对小功率BJT，在相当大的电流范围内，a

»

aBJT的电流分配关系iE=iC+iBiC=αiE+ICBOiB=iB1+iB2-ICBOiB1+iB2=(1-

α)iE2021/7/3北京航空航天大学202教研室631.3.1.3

共射（共E）BJT工作原理以发射极（E极）作为公共端，EB结正偏，CB结反偏。CBO2021/7/3北京航空航天大学202教研室64BCBOCIi+=

a

iB

+

ICBO

+

I=

a

i

11-a

1-a1-a令：b

=

a1-a=

biB

+

(1+

b

)ICBO则：iCβ是共射BJT输出交流短路下的交流电流增益1.3.2

共射BJT的伏安特性曲线2021/7/3北京航空航天大学202教研室651.3.2.1

共射BJT的输出特性曲线ICmAmAVVVCEVBERBIBECEB测试共射BJT特性曲线的电路：2021/7/3北京航空航天大学202教研室66IC(mA

)12343691220mAIB=-ICBOVCE(V)100mA80mA此区域中:IB=-ICBO,6IC0=mIACBO,VBE<死区电压，称为截40止mA区。2021/7/3北京航空航天大学202教研室671.

截止区iE=0iB=

-ICBO集电结反偏发射结反偏2.

击穿区vCE>V(BR)后，iC开始剧增的区域，

iB=0对应的V(BR)为V(BR)CEO；iE=0对应的V(BR)为V(BR)CBO；V(BR)CBO>V(BR)CEO。输出特性上的击穿都是集电结雪崩击穿。参见P12

图1.3.42021/7/3北京航空航天大学202教研室683.

饱和区IC(mA

)1312VCE(V)69692021/7/3北京航空航天大学202教研室234BI

=020mA40mACE

BE100mA此区域中V

<V

,集电结正偏，bIB>IC，VCE»0.38V0称mA为饱和区。60mAvCE<vBEvCB<0集电结正偏发射结正偏VCE(sat)称为饱和压降硅管：0.4V~0.8V锗管：0.1V~0.3VIC(mA

)1420mAIB=040mA60mA3此区域满足

IC≈bIB称为线性区（放2

大区）。4.

放大区当VCE大于一定的数值1时00，mAIC主要与IB有关，

IC≈bIB。80mA312VCE(V)70692021/7/3北京航空航天大学202教研室iB>0vCE≥vBE发射结合适正偏集电结反偏共发射极直流电流放大系数bb

=（IC－ICEO）/IB≈IC

/

IB

|

vCE=const2021/7/3北京航空航天大学202教研室71共发射极交流电流放大系数bb

=DIC/DIB‰vCE=const2021/7/3北京航空航天大学202教研室72=（IC－ICBO）/IE≈IC/IEa共基极直流电流放大系数a共基极交流电流放大系数αα=DIC/DIE‰

VCB=const当ICBO和ICEO很小时，b

≈b

、a≈a

，可以不加区分。2021/7/3北京航空航天大学202教研室731.3.2.2

共射BJT的输入特性曲线2021/7/3北京航空航天大学202教研室74输入特性:VCE

‡1VVBE(V)204080600.40.8VCE=0VVCE

=0.5VIB(mA)死区电压，硅管0.5V，锗管0.2V。工作压降：硅管VBE»0.6～0.7V,锗管VBE»0.2～0.3V。2021/7/3北京航空航天大学202教研室751.3.3

共射BJT工作在正向作用区的大信号特性方程Ebers－Moll模型：TRTBEV-1)

-

IS

(exp

vBC

-1)VviC

=

IS

(expa-1)TBCSTFEVv-1)

-

I

(expV(exp

vBE=

ISia式中：aF

表示共基极正向电流传输系数；aR

表示共基极反向电流传输系数；2021/7/3北京航空航天大学202教研室76基区宽度调制效应（厄尔利效应）：vCE变化引起集电结反偏电压变化，导致集电结宽度变化，引起基区有效宽度变化，导致基区的复合电流变化，引起集