文档介绍：双极型半导体三极管的电流分配与控制
双极型半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。
若在放大工作状态:发射结加正向电压,集电结加反向电压。
现以 NPN型三极管的放大状态为例,来说明三极管内部的电流关系, 。
图双极型三极管的电流传输关系
动画2-1
发射结加正偏时,从发射区将有大量的电子向基区扩散,形成的电流为IEN。与PN结中的情况相同。。
从基区向发射区也有空穴的扩散运动,但其数量小,形成的电流为IEP。这是因为发射区的掺杂浓度远大于基区的掺杂浓度。
进入基区的电子流因基区的空穴浓度低,被复合的机会较少。又因基区很薄,在集电结反偏电压的作用下,电子在基区停留的时间很短,很快就运动到了集电结的边上,进入集电结的结电场区域,被集电极所收集,。在基区被复合的电子形成的电流是 IBN。
另外因集电结反偏,使集电结区的少子形成漂移电流ICBO。于是可得如下电流关系式:
IE= IEN+ IEP 且有IEN>>IEP
IEN=ICN+ IBN 且有IEN>> IBN ,ICN>>IBN
IC=ICN+ ICBO
IB=IEP+ IBN-ICBO
IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN
=(ICN+ICBO)+(IBN+IEP-ICBO)
IE =IC+IB
。由以上分析可知,发射区掺杂浓度高,基区很薄,是保证三极管能够实现电流放大的关键。若两个PN结对接,相当基区很厚,所以没有电流放大作用,基区从厚变薄,两个PN结演变为三极管,这是量变引起质变的又一个实例。
问题1:除了从三极管的电流分配关系可以
证明 IE=IC+IB 。还可以通过什么方
法加以说明?
问题2:为什么当温度升高时,三极管将失
去放大作用?从物理概念上加以说
明。
双极型半导体三极管的电流分配与控制
改进的电子教案
双极型半导体三极管的工作原理
半导体三极管在英文中称为晶体管(Transister),半导体三极管有两大类型,一是双极型半导体三极管(BJT),
二是场效应半导体三极管(FET)。
双极型半导体三极管是由两种载流子参与导电的半导体器件,它由两个 PN 结组合而成,CS)。
场效应型半导体三极管仅由一种载流子参与导电,是一种电压控制电流源器件(VCCS)。
双极型半导体三极管的结构
NPN型
PNP型
这是基极b
这是发射极e
这是集电极c
这是发射结Je
这是集电结Jc
三极管的符号短粗线代表基极,发射极的箭头方向,代表发射极电流的实际方向。
双极型半导体三极管的电流分配关系
双极型三极管在制造时,要求发射区的掺杂浓度大,基区掺杂浓度低并要制造得很薄,集电区掺杂浓度低,且集电结面积较大。从结构上看双极型三极管是对称的,但发射极和集电极不能互换。
双极型半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压。若在放大工作状态:发射结加正向电压,集电结加反向电压。现以 NPN型三极管的放大状态为例,来说明三极管内部载流子的运动关系,见下图。
IEN
ICN
IEP
ICEO
IE
IC
IB
IBN
注意图中画的是载流子的运动方向,空穴流与电流方向相同;电子流与电流方向相反。为此可确定三个电极的电流
IE=IEN + IEP
且IEN >> IEP
IC= ICN +ICBO
ICN= IEN - IBN
IB= IEP + IBN - ICBO
由此可写出三极管三个电极的电流
IEN
ICN
IEP
ICEO
IE
IC
IB
IBN
IE=IEN + IEP
且IEN >> IEP
IC= ICN +ICBO
ICN= IEN - IBN
IB= IEP + IBN - ICBO
发射极电流:IE= IEN+ IEP 且有IEN>>IEP
集电极电流:IC=ICN+ ICBO
ICN=IEN- IBN 且有IEN>> IBN , ICN>>IBN
基极电流: IB=IEP+ IBN-ICBO
所以,发射极电流又可以写成
IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN
=(ICN+ICBO)+(IBN+IEP-ICBO)=IC+IB
从以上分析可知,对于NPN型三极管,集电极电流和基极电流是流入三极管,发射极电流是流出三极管,流进的电流等于流出的电流。由以上分析可知,发射区掺杂浓度高,基区掺杂浓度低且很薄,是保证三极管能够实现电流放大的关键。
若两个PN结对接,相当基区很厚,所以没有电流放大作用,基区从厚变薄,两个PN结演变为三极管,这是量变引起质变的又一个实例。