半导体三极管

3.1半导体三极管

3.3共射极放大电路3.4图解分析法第三章半导体三极管及其基本电路3.5小信号模型分析法

3.2放大电路基本知识3.6工作点稳定问题3.8放大电路的频率响应3.7共集电极电路和共基极电路

3.1半导体三极管一、基本结构最常见的有平面型和合金型。1.平面型（硅管，多为NPN型）e:发射极b:基极c:集电极二氧化硅保护膜结构图符号基区很薄，杂质浓度很小。发射区与集电区不对称，发射区掺杂浓度比集电区高，尺寸比集电区小。NNP集电极c基极b发射极eNPN中间部分称为基区，电极称为基极

b（Base）；一侧称为发射区，电极称为发射极

e（Emitter）；另一侧称为集电区，电极称为集电极

c（Collector）。集电结Jc发射结Je三极管结构特点：为了保证三极管具有良好的电流放大作用，在制造三极管的工艺过程中，必须作到：使发射区的掺杂浓度最高，以有效地发射载流子；使基区掺杂浓度最小，且区最薄，以有效地传输载流子；使集电区面积最大，且掺杂浓度小于发射区，以有效地收集载流子。以上三条实际上是三极管放大作用的内部条件。二、电流分配和放大原理1.放大条件：内部：基区要求很薄，掺杂浓度很小外部：发射结正偏，集电结反偏2.合金型（锗管，多为PNP型）PPN集电极c基极b发射极e（1）放大的含义（实质）：用较小的量控制较大的量。（2）三极管放大电路的基本连接方法：共发射极电路共基极电路共集电极电路共发射极接法c区b区e区（3）

三极管放大作用的外部条件：发射结正偏，集电结反偏。三极管在工作时要加上适当的直流偏置电压。若在放大工作状态：发射结正偏：+UCE

－＋UBE－＋UCB－集电结反偏：由VBB保证由VCC、

VBB保证UCB=UCE-UBE>0VEEVCCIBIEICNJePJcN发射区向基区注入电子；

发射结外加正向电压，发射结势垒减小，发射区的多数载流子电子不断通过发射结扩散到基区，形成电流IEN，其方向与电子流动方向相反。同时，基区的空穴也扩散到发射区，形成电流IEP，但由于发射区杂质浓度比基区高得多，和IEN相比，其值很小。IENIEP传输过程电子在基区中扩散与复合；

注入到基区的载流子电子在靠近发射结一侧积累起来，在基区形成一定的浓度梯度。靠发射结浓度高，靠集电结浓度低。浓度差使电子向集电结扩散。在扩散过程中，有一部分电子与基区中的空穴复合，同时基区被复合掉的空穴由电源VEE提供，形成复合电流IB’。由于基区很薄，且掺杂浓度低，电子与空穴复合机会少，IB’很小。IB’集电区收集扩散过来的电子。

集电结加反向电压，集电结势垒增加。集电结势垒增加：一方面，使集电区中的电子和基区的空穴很难通过集电结；另一方面，这个势垒对基区扩散到集电结边缘的电子却有很强的吸引力，使大部分电子很快的漂移过集电结为集电区收集，形成漂移电流ICN。

同时，集电结在反偏时，基区中的少子电子和集电区中的少子空穴在结电场的作用下形成反向漂移电流，这部分电流决定于少子的浓度，称反向饱和电流ICBO，它数值小。ICBOICN载流子传输过程

2.内部载流子的传输过程3.三极管电流分配关系发射极电流与集电极电流分配关系：对于一个特定的三极管，发射区发射的电子传输到集电区的数目与发射区发射电子总数的比例是一定的，它们的比例称为共基极电流放大系数α：体现发射极电流IE对集电极电流IC的控制能力由放大外部条件：发射结正偏，集电结反偏：NPN型：UBE﹥0UBC﹤0高中低PNP型：UBE﹤

0UBC﹥

0高中低共发射极电流放大系数β：输入特性曲线：

当集电极与发射极之间的电压vCE为某一常数时，输入回路中加在三极管基极与发射极之间的电压vBE与基极电流iB之间的关系曲线。三、特性曲线（共发射极放大电路）

NPN型硅管vBE=0.6~0.7V,

PNP型锗管vBE=-0.2~-0.3V2.输出特性曲线：在基极电流iB一定的情况下，三极管输出回路集电极与发射极之间的电压vCE与集电极电流iC之间的关系曲线。1.UCE=0时，与二极管正向特性相似；2.UCE取不同值时，可得一簇曲线，随UCE增大右移。3.UCE

≥1时，曲线与UCE=1的特性曲线接近；4.一般手册只给出UCE=0和UCE=1时的两条曲线。三极管工作的三个区域：放大区：发射结正偏，集电结反偏。正常工作状态。截止区：发射结反偏，集电结反偏。IB对IC无控制作用。饱和区：发射结正偏，集电结正偏。当IB一定时，iC几乎不随vCE变化，具有恒流特性；iC随iB变化线性变化，IC=βIB，IC受IB控制。IB=0，IC=ICEO

很小。IB对IC控制作用消失。注：放大电路中三极管工作区域可通过三个电极的电位来判断。vCEiCIB=0μAIB=20μAIB=40μAIB=60μAIB=80μA0截止区放大区饱和区输出特性动画演示1.电流放大系数：

直流电流放大系数：交流电流放大系数：输出特性曲线间隔均匀、平行，故二者差别不大，一般采用β。2.集—基极反向饱和电流ICBO发射极开路，集电极基极间的反向饱和电流ICBO越小越好3.集—射极反向饱和电流ICEO四、主要参数μAICBOμAICEOPNN反偏正偏复合ICBOICEOvCEiCIB=0μAIB=20μAIB=40μAIB=60μAIB=80μA0截止区放大区饱和区一般取20-200之间共发射极电流放大系数：20uA(mA)40uAuCE0(V)80uA△IB=100uAiBC60uAi2.31.5△iC①集电极最大允许电流：ICM当IC超过