文档介绍：半导体器件--晶体管晶体管晶体管的结构、分类及基本特性 1 晶体管的结构和分类晶体管有三个电极,通俗来讲,晶体管内部为由 P型半导体和 N型半导体组成的三层结构,由两个 PN结组成,根据分层次序分为 NPN 型和 PNP 型两大类。晶体管内部结构示意图 c半导体器件--晶体管 2 晶体管的三种连接方式因为放大器一般为 4端网络,而晶体管只有 3个电极,所以组成放大电路时,有一个电极作为输入与输出信号的公共端。根据所选公共端电极的不同,有以下三种连接方式:共基极、共发射极和共集电极。晶体管的三种连接方式半导体器件--晶体管 3 晶体管的电流放大作用(1) 晶体管实现放大的结构要求是: ■发射区高掺杂,多数载流子自由电子的浓度远大于基区多数载流子空穴的浓度。■基区做的很薄,通常只有几微米到几十微米,而且是低掺杂。■集电极面积大,以保证尽可能收集到发射区发射的电子。(2) 晶体管实现放大的外部条件是: 外加电源的极性应使发射结处于正向偏置状态;集电结处于反向偏置状态。(3) 晶体管内部载流子的运动规律和电流放大①发射区向基区扩散电子②电子在基区扩散和复合③集电区收集从发射区扩散过来的电子半导体器件--晶体管(4) 电流分配集电极电流: I C=+I CBO≈=βI B 发射极电流: I E=I En+I Ep≈I En=+I Bn=I C+I B=(1 +β)I B 基极电流: I B=I Bn-I CBO≈I Bn晶体管各极电流的关系半导体器件--晶体管晶体管的特性曲线当U CE不变时,输入回路中的电流与 I B与电压 U BE之间的关系曲线称为输入特性曲线,即常数?? CEU BE BUfI)(其中 U CE=0V的那一条相当于发射结的正向特性曲线。当 U CE≥1V时, U CB= U CE—U BE>0,集电结已进入反偏状态, 开始收集电子,使基区复合减少, I C / I B增大,特性曲线将向右稍微移动一些。但 U CE再增加时,曲线右移很不明显。因为 U CE=1V时,集电结已把绝大多数电子收集过去,收集电子数量不再明显增大。工程实践上,就用 U CE =1V的输入特性曲线代替 U CE >1V 以后的输入特性曲线。共发射极接法的输入特性曲线 1 输入特性曲线半导体器件--晶体管 2 输出特性曲线当I B不变时,输出回路中的电流 I C与电压 U CE之间的关系曲线称为输出特性,即共射极接法输出特性曲线通常把输出特性曲线分为三个工作区: (1) 截止区 I C接近零的区域(即 I B≤0的区域),相当 I B=0的曲线的下方。在截止区,集电结和发射结均处于反向偏置(2) 放大区 I C平行于 U CE轴的区域,曲线基本平行等距。此时,发射结正偏,集电结反偏(3) 饱和区在靠近纵轴附近,各条输出曲线的上升部分属于饱和区,它是 I C受U CE显著控制的区域,该区域内 U CE的数值较小, 一般 U CE< V (硅管)。发射结和集电结都处于正向偏置状态。 B C CE ( ) | I I f U ??常数半导体器件--晶体管晶体管的主要参数晶体管的参数分为直流参数、交流参数和极限参数三大类。 1 直流参数(1) 直流电流放大系数①共发射极直流电流放大系数? B CB CEO CI II II????②共基极直流电流放大系数? E CI I??(2) 极间反向电流①集-基间反向饱和电流 I CBO ②集-射间反向饱和电流 I CEO I CEO和I CBO有如下关系: CEO CBO =(1+ ) I I ?半导体器件--晶体管 2 交流参数(1)交流电流放大系数①交流共基集-射电流放大系数? CB CEUII ? ???? ??常数②交流共射集-基电流放大系数? CE C EB UII ? ???? ??常数在放大区, ?值基本不变,可在共射接法输出特性曲线上, 通过垂直于横轴的直线求取?I C/?I B。半导体器件--晶体管(2)特征频率 f T晶体管的?值不仅与工作电流有关,而且与工作频率有关。由于结电容的影响,当信号频率增加时,晶体管的?将会下降。当?下降到 1时所对应的频率称为特征频率,用 f T表示。 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地、安全地工作而不能逾越的参数。(1)集电极最大允许损耗功率 P CM 集电极电流通过集电结时所产生的功耗, P CM=I CU CE,因发射结正偏,呈低阻,所以功耗主要集中在集电结上。管子工作时, 集电结功耗 P C<