清华大学：《模拟电子电路》课程教学资源（PPT课件讲稿）第一章 集成电路元、器件基础（1.3）双极型晶体管（BJT）

13双极型晶体管(BJT) 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。 B B E E NPN型三极管 PNP型三极管

1.3 双极型晶体管（BJT） 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。 B E C IB IE IC NPN型三极管 B E C IB IE IC PNP型三极管

双极型晶体管的基本结构: 集电极 集电极C NPN型 PNP型 NPN B N 基极 基极 E E 发射极 发射极

双极型晶体管的基本结构： B E C N N P 基极 发射极 集电极 NPN型 P N P 集电极 基极 发射极 B C E PNP型

三个杂质半导体区 集电区: C°集电极 面积较大 基区:较薄 B 掺杂浓度低 基极 NPN E 发射区:掺 杂浓度较高 发射极

B E C N N P 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 三个杂质半导体区：

两个PN结: CP集电极 集电结 B 基极 发射结 发射极

B E C N N P 基极 发射极 集电极 发射结 集电结 两个PN结：

BJT的实物图片 小功率型中功率型 大功率型

BJT 的实物图片： 小功率型 中功率型 大功率型

13BJT工作原理 1311BJT内部载流子的传输过程 1多子通过EB结注入 E区EB结B区CB结C区 2载流子在基区内扩散与复合N N 3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。 图1.3.2共基 BIT NPN管中载流子传输示意图

1.3.1 BJT工作原理 1.3.1.1 BJT内部载流子的传输过程 1.多子通过EB结注入 2.载流子在基区内扩散与复合 3.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

1312共基连接电流分配关系 VcB=const dvcp=O (忽略I CBO E E α是共基BJTI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BT,在相当大的电流范围内,C≈O EICTIB ale+ICBO BJT的电流分配关系 B BlB2CBO B1B2 a)E

1.3.1.2 共基连接电流分配关系 iE=iC+iB iC=αiE+ICBO iB=iB1+iB2-ICBO iB1+iB2=(1- α)iE 0 | | = C B = = d vC B = e c v const E C i i di di  是共基BJT输出端交流短路条件下交流电流增益。 (忽略I CBO） E C I I  =   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，   BJT的电流分配关系

13.13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 +l 1-a CBO 1-a CBO B UcE R1 E C 令:B C 则:=/+(+B)m O β是共射BJ输出交流短路下的交流电流增益 图1.3.3共射B]T

1.3.1.3 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。 B CBO CBO B CBO C i I I i I i      − + − = + − + = 1 1 1 1 令：    − = 1 则： C B CBO i = i + (1+ )I β是共射BJT输出交流短路下的交流电流增益

BJT电流放大原理: 发射结正偏, C 发射区电子 基区空穴向 不断向基区 发射区的扩 扩散,形成 散可忽略。 发射极电流 E C BE 进入P区的电子少部分 与基区的空穴复合, E 形成电流IBE,多数扩 散到集电结

BJT 电流放大原理： B EC NNP E B RB E C IE IBE 进入 P区的电子少部分 与基区的空穴复合， 形成电流 IBE ，多数扩 散到集电结。 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

BT电流放大原理: CECBOICE 集电结反偏,有少 子形成的反向电流 从基区扩散来 CBOo Cao↓cN的电子作为集 电结的少子, 漂移进入集电 结而被收集, BE N\形成lc B E E B

B E C N N P EB RB E C IE 集电结反偏，有少 子形成的反向电流 ICBO。 ICBO IC=ICE+ICBOICE IBE ICE 从基区扩散来 的电子作为集 电结的少子， 漂移进入集电 结而被收集， 形成ICE。 BJT 电流放大原理：