华中科技大学电信系：《模拟电子技术基础》课程教学资源（PPT电子教案）双极结型三极管及放大电路基础 4.1 半导体三极管

华中电信系 41半导体三极管 411BJT的结构简介 412放大状态下BJT的工作原理 41.3BJT的V一特性曲线 414BJT的主要参数 HOME BACKNEXT

4.1 半导体三极管 4.1.1 BJT的结构简介 4.1.2 放大状态下BJT的工作原理 4.1.3 BJT的V－I特性曲线 4.1.4 BJT的主要参数

411BJT的结构简介 华中电信系 (a)小功率管(b)小功率管(c)大功率管d)中功率管 HOME BACKNEXT

4.1.1 BJT的结构简介 (a) 小功率管 (b) 小功率管 (c) 大功率管 (d) 中功率管

411BJT的结构简介 华中电信系 集电极 c集电极 半导体三极管的结 构示意图如图所示。 集电区集电结 集电区集电结 它有两种类型:NPN型 和PNP型 基极 基极 基区 发射结 发射结 发射区 发射区 (a)NPN型管结构示意图 发射极 发射极 (b)PNP型管结构示意图 (c)NPN管的电路符号 (d)PNP管的电路符号 HOME BACKNEXT

半导体三极管的结 构示意图如图所示。 它有两种类型:NPN型 和PNP型。 4.1.1 BJT的结构简介 (a) NPN型管结构示意图 (b) PNP型管结构示意图 (c) NPN管的电路符号 (d) PNP管的电路符号

411BJT的结构简介 华中电信系 集成电路中典型NPN型BT的截面图 b e SiO 铝 隔离 外延层 P P N 埋层 基极 P 硅衬底 HOME BACKNEXT

集成电路中典型NPN型BJT的截面图 4.1.1 BJT的结构简介

412放大状态下BJT的工作原理 极管的放大作用是在一定的外部条件控制下,通过载 流子传输体现出来的。 由于三极管内有两种载流子(自 外部条件:发射结正偏 由电子和空穴)参与导电,故称为双 集电结反偏 极型三极管或BJT( Bipolar Junction Transistor)。 1.内部载流子的传输过程 发射区:发射载流子 hE IcN 集电区:收集载流子 TE Ic 基区:传送和控制载流子 IBN lcr (以NPN为例) Re R TEB+Ic cIno CBO lE 放大状态下BJT中载流子的传输过程 HOME BACKNEXT

三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载 流子传输体现出来的。 外部条件：发射结正偏 集电结反偏 4.1.2 放大状态下BJT的工作原理 1. 内部载流子的传输过程 发射区：发射载流子 集电区：收集载流子 基区：传送和控制载流子 （以NPN为例） 由于三极管内有两种载流子(自 由电子和空穴)参与导电，故称为双 极型三极管或BJT (Bipolar Junction Transistor)。 IC= InC+ ICBO IE=IB+ IC 放大状态下BJT中载流子的传输过程

2.电流分配关系 华中电信系 根据传输过程可知 B+Ic Ic=Inc+ IcBo 设a 传输到集电极的电流 发射极注入电流 即a N ICN IE 通常Ic>>ICBo 则有a≈ Re E E B a为电流放大系数。它只 与管子的结构尺寸和掺杂浓度 放大状态下BJT中载流子的传输过程 有关,与外加电压无关。一般 c=0.9~0.99。 HOME BACKNEXT

2. 电流分配关系 发射极注入电流 传输到集电极的电流 设   E nC I I 即   根据传输过程可知 IC= InC+ ICBO 通常 IC >> ICBO E C I I 则有    为电流放大系数。它只 与管子的结构尺寸和掺杂浓度 有关，与外加电压无关。一般  = 0.90.99 。 IE=IB+ IC 放大状态下BJT中载流子的传输过程

2.电流分配关系 华中电信系 又设B= 根据=B+IcIC=lnc+ IcBo a 且令ICpo=(1+B)ICBo(穿透电流) 则B c当I>>lCEo时,B≈C 是另一个电流放大系数。同样,它也只与管 子的结构尺寸和掺杂浓度有关,与外加电压无关。 般B>1。 HOME BACKNEXT

     1 又设 B C CEO I I  I 则    是另一个电流放大系数。同样，它也只与管 子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。 一般  >> 1 。 根据 IE=IB+ IC IC= InC+ ICBO E nC I I   且令 B C C CEO I I 当 I  I 时，  ICEO= (1+  ) ICBO （穿透电流） 2. 电流分配关系

华中电信系 3.三极管的三种组态 b T T T (c BJT的三种组态 共发射极接法,发射极作为公共电极,用CE表示; 共基极接法,基极作为公共电极,用CB表示 共集电极接法,集电极作为公共电极,用CC表示。 HOME BACKNEXT

3. 三极管的三种组态 共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示。 共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示； 共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示； BJT的三种组态

4.放大作用 华中电信系 i=lE+△ =aiE=lc+△ +e R UCB R1△o ① △1 ib=(1-a)iE =1B+△iB b CC 共基极放大电路 若△1=20mV使△i=-1mA,当a=0.98时, 则△ic=a△i=-0.98mA,△o=Aic°R1=0.98V, 电压放大倍数 △vo0.98V 49 △,20mV HOME BACKNEXT

共基极放大电路 4. 放大作用 若 vI = 20mV 电压放大倍数 49 20mV 0.98V I O      v v Av 使 iE = -1 mA， 则 iC =  iE = -0.98 mA，vO = -iC•RL= 0.98 V， 当  = 0.98 时

华中电信系 综上所述,三极管的放大作用,主要是依 靠它的发射极电流能够通过基区传输,然后到 达集电极而实现的。 实现这一传输过程的两个条件是: (1)内部条件:发射区杂质浓度远大于基区 杂质浓度,且基区很薄。 (2)外部条件:发射结正向偏置,集电结反 向偏置。 HOME BACKNEXT

综上所述，三极管的放大作用，主要是依 靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到 达集电极而实现的。 实现这一传输过程的两个条件是： （1）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区 杂质浓度，且基区很薄。 （2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反 向偏置