双极结型三极管.ppt

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1、第一章半导体器件1.1半导体的特性1.2半导体二极管1.3双极型三极管(BJT)1.4场效应三极管小功率管中功率管大功率管为什么有孔？外形：分类按材料分：硅管、锗管按结构分：NPN、PNP按使用频率分：低频管、高频管按功率分：小功率管<500mW中功率管0.51W大功率管>1W双极型晶体管可简称为晶体管或半导体三极管，用BJT(BipolarJunctionTransistor)来表示。晶体管——通过一定的工艺，将两个PN结结合在一起的器件。1.3双极型三极管(BJT)平面型(NPN)三极管制作工艺NcSiO2b硼杂质扩散e磷杂质扩散磷

2、杂质扩散磷杂质扩散硼杂质扩散硼杂质扩散PN在N型硅片(集电区)氧化膜上刻一个窗口，将硼杂质进行扩散形成P型(基区)，再在P型区上刻窗口，将磷杂质进行扩散形成N型的发射区。引出三个电极即可。1.3.1三极管的结构(a)NPN型ecb符号集电区集电结基区发射结发射区集电极c基极b发射极eNNP晶体管有三个极、三个区、两个PN结。collectorbaseemitter多子浓度高多子浓度很低，且很薄面积大集电区集电结基区发射结发射区集电极c发射极e基极bcbe符号NNPPN图1.3.3三极管结构示意图和符号(b)PNP型1.3.2三极管的放大作

3、用和载流子的运动下面以NPN型管为例说明晶体管的工作原理依据两个PN结的偏置情况放大状态饱和状态截止状态倒置状态晶体管的工作状态图1.3.4三极管中的两个PN结cNNPebbec表面看三极管若实现放大，必须从三极管内部结构和外部所加电源的极性来保证。不具备放大作用cNNPeb三极管放大的条件内部条件发射区掺杂浓度高基区薄（几微米）且掺杂浓度低集电结面积大外部条件发射结正偏（P区接正，N区接负）集电结反偏（P区接负，N区接正）NPN管：1．发射结正向偏置、集电结反向偏置——放大状态原理图电路图+–+–(1)电流关系a.发射区向基区扩散电子形

4、成发射极电流IEN发射区向基区扩散电子称扩散到基区的发射区多子为非平衡少子b.基区向发射区扩散空穴基区向发射区扩散空穴发射区向基区扩散电子形成空穴电流IEP因为发射区的掺杂浓度远大于基区浓度，空穴电流可忽略不计。基区向发射区扩散空穴发射区向基区扩散电子IE=IEN+IEPIEN非平衡少子向集电结扩散c.基区电子的扩散和复合非平衡少子在基区复合，形成基极电流IBNIB少数与空穴复合，形成IBN多数向集电结方向扩散形成ICN基区空穴来源基极电源提供(IB)集电区少子漂移(ICBO)非平衡少子到达集电区d.集电区收集从发射区扩散过来的电子形成

5、集电极电流ICNICIB集电结反偏，电子受到集电结上电场的吸引而迅速漂移过集电结，形成集电极电流Icn。其能量来自外接电源VCC。ICIB少子漂移形成反向饱和电流ICBOe.集电区、基区少子相互漂移集电区少子空穴向基区漂移基区少子电子向集电区漂移ICBOIC=ICN+ICBOIBNIB+ICBOIB=IBN–ICBO发射结回路为输入回路，集电结回路为输出回路。基极是两个回路的公共端，称这种接法为共基极接法。输入回路输出回路定义称为共基极直流电流放大系数ICBOICIBIE=IEN+IEPIENIC=ICN+ICBO各电极电流之间的关系

6、IE=IC+IBICBOICIB晶体管共射极接法原理图电路图当UCE>UBE时，发射结正偏，集电结反偏，晶体管仍工作于放大状态。IBICICBO少数载流子的运动因发射区多子浓度高使大量电子从发射区扩散到基区因基区薄且多子浓度低，使极少数扩散到基区的电子与空穴复合因集电区面积大，在外电场作用下大部分扩散到基区的电子漂移到集电区基区空穴的扩散IEn：发射区通过发射结注入到基区的电子形成的电流IEp：基区的空穴通过发射结形成的电流(比较小，常忽略)IBn：发射区注入到基区的电子与基区空穴复合形成的电流ICn：穿过基区到达集电结后漂移过集电结的电

7、子（来自发射区）形成的电流ICBO：集电结两侧少数载流子通过集电结形成的电流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=IBNICBOIC=ICN+ICBO穿透电流集电结反向电流称为共射直流电流放大系数IE=IC+IBIE－扩散运动形成的电流IB－复合运动形成的电流IC－漂移运动形成的电流IBIcIE当IB=0时,IC=ICEO,称ICEO为穿透电流如果ICEO≈0则IC≈IB即代表IB对IC的控制作用越大，控制作用越强或的关系由一般情况如果△UBE>0，那么△IB>0

8、，△IC>0，△IE>0当输入回路电压U'BE=UBE+△UBE那么I'B=IB+△IBI'C=IC+△ICI'E=IE+△IE如果△UBE<0，那么△IB<0，△IC<0，△IE<0IBIC