半导体三极管第 2 章
2.1 双极型 半导体三极管
2.1.1 晶体三极管
2.1.2 晶体三极管的特性曲线
2.1.3 晶体三极管的主要参数
(Semiconductor Transistor)
第 2 章 半导体 三极管
2.1.1 晶体三极管一、结构、符号和分类
N
N
P
发射极 E
基极 B
集电极 C
发射结集电结
—基区
—发射区
—集电区
emitter
base
collector
NPN 型
P
P
N
E
B
C
PNP 型分类：
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 < 500 mW
中功率管 0.5?1 W
大功率管 > 1 WE
C
B
E
C
B
二、电流放大原理
1,三极管放大的条件内部条件发射区掺杂浓度高基区薄且掺杂浓度低集电结面积大外部条件发射结正偏集电结反偏
2,满足放大条件的三种电路
ui uo
CE
B E
CB
ui uo
E
C
B
ui uo
共发射极 共集电极共基极实现电路
ui
uo
RB R
Cu
oui RCRE
第 2 章 半导体 三极管
3,三极管内部载流子的传输过程
1) 发射区向基区注入多子 电子,
形成发射极电流 IE。I CN
多数向 BC 结方向扩散形成 ICN。
IE
少数与空穴复合，形成 IBN 。
I BN 基区空穴来源基极电源提供 (IB)
集电区少子漂移 (ICBO)
I CBO
IB
IBN? IB + ICBO即：
IB = IBN – ICBO
3) 集电区收集扩散过来的载流子形成集电极电流 IC
IC
I C = ICN + ICBO
2)电子到达基区后(基区空穴运动因浓度低而忽略 )
三极管内载流子运动第 2 章 半导体 三极管
4,三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 = I BN? ICBO IC = ICN + ICBO
BN
CN
I
I
C E OBC B OBC )1( IIIII
IE = IC + IB
穿透电流
C E OBC III
BCE III
BC II
BE )1( II C E OBE )1( III
C B OB
C B OC
II
II
第 2 章 半导体 三极管
2.1.2 晶体三极管的特性曲线一、输入特性输入回路输出回路常数 CE)( BEB uufi
0CE?u 与二极管特性相似
RC
VCC
iB
IE
RB +u
BE
+
uCE
VBB
C
E
B
iC
+
+
iB
RB +u
BE
VBB
+
BEu
Bi
O
0CE?u
V 1CE?u
0CE?u
V 1CE?u 特性基本 重合 (电流分配关系确定 )
特性右移 (因集电结开始吸引电子 )
导通电压 UBE(on) 硅管,(0.6? 0.8) V锗管,(0.2? 0.3) V 取 0.7 V取 0.2 V
VBB
+
RB
第 2 章 半导体 三极管二、输出特性常数?
B
)( CEC iufii
C / mA
uCE /V
50 μA
40 μA
30 μA
20 μA
10 μA
IB = 0
O 2 4 6 8
4
3
2
1
1,截止区,IB? 0
IC = ICEO? 0
条件,两个结反偏
2,放大区：
C E OBC III
3,饱和区,uCE? u BE
uCB = uCE? u BE? 0
条件,两个结正偏特点,IC IB
临界饱和时,uCE = uBE
深度饱和时：
0.3 V (硅管 )U
CE(SAT)= 0.1 V (锗管 )
放大区截止区饱和区条件,发射结正偏集电结反偏特点,水平、等间隔
ICEO
输 出 特 性第 2 章 半导体 三极管三、温度对特性曲线的影响
1,温度升高，输入特性曲线 向左移。
温度每升高 1?C,UBE? (2? 2.5) mV。
温度每升高 10?C,ICBO 约增大 1 倍。
2,温度升高，输出特性曲线 向上移。
BEu
Bi
O
T1T2 >
iC
uCE
T1
iB = 0
T2 >
iB = 0i
B = 0
温度每升高 1?C,(0.5? 1)%。
输出特性曲线间距增大。
O
第 2 章 半导体 三极管
2.1.3 晶体三极管的主要参数一、电流放大系数
1,共发射极电流放大系数
iC / mA
uCE /V
50 μA
40 μA
30 μA
20 μA
10 μA
IB = 0
O 2 4 6 8
4
3
2
1
—直流电流放大系数
B
C
C B OB
C B OC
BN
CN
I
I
II
II
I
I?
— 交流电流放大系数
Bi
i C 一般为几十? 几百
2,共基极电流放大系数
11BC
C
E
C
II
I
I
I 1 一般在 0.98 以上。
Q
82A1030 A1045.2 6
3
8010 8.0A1010 A10)65.145.2( 6
3
9 8 8.0180 80
二、极间反向饱和电流
CB 极 间反向饱和电流 ICBO,CE 极 间反向饱和电流 ICEO。
第 2 章 半导体 三极管三、极限参数
1,ICM — 集电极最大允许电流，超过时? 值明显降低。
U(BR)CBO—发射极开路时 C,B 极 间反向击穿电压。
2,PCM — 集电极最大允许功率损耗 PC = iC? uCE。
3,U(BR)CEO — 基极开路时 C,E 极 间反向击穿电压。
U(BR)EBO—集电极极开路时 E,B 极 间反向击穿电压。
U(BR)CBO > U(BR)CEO > U(BR)EBO
(P34 2.1.7)已知,
ICM = 20 mA,PCM = 100 mW，
U(BR)CEO = 20 V，
当 UCE = 10 V 时,IC < mA
当 UCE = 1 V，则 IC < mA
当 IC = 2 mA，则 UCE < V
10
20
20
iC
ICM
U(BR)CEO uCE
PCM
O
ICEO
安全工作区第 2 章 半导体 三极管
2.1 双极型 半导体三极管
2.1.1 晶体三极管
2.1.2 晶体三极管的特性曲线
2.1.3 晶体三极管的主要参数
(Semiconductor Transistor)
第 2 章 半导体 三极管
2.1.1 晶体三极管一、结构、符号和分类
N
N
P
发射极 E
基极 B
集电极 C
发射结集电结
—基区
—发射区
—集电区
emitter
base
collector
NPN 型
P
P
N
E
B
C
PNP 型分类：
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 < 500 mW
中功率管 0.5?1 W
大功率管 > 1 WE
C
B
E
C
B
二、电流放大原理
1,三极管放大的条件内部条件发射区掺杂浓度高基区薄且掺杂浓度低集电结面积大外部条件发射结正偏集电结反偏
2,满足放大条件的三种电路
ui uo
CE
B E
CB
ui uo
E
C
B
ui uo
共发射极 共集电极共基极实现电路
ui
uo
RB R
Cu
oui RCRE
第 2 章 半导体 三极管
3,三极管内部载流子的传输过程
1) 发射区向基区注入多子 电子,
形成发射极电流 IE。I CN
多数向 BC 结方向扩散形成 ICN。
IE
少数与空穴复合，形成 IBN 。
I BN 基区空穴来源基极电源提供 (IB)
集电区少子漂移 (ICBO)
I CBO
IB
IBN? IB + ICBO即：
IB = IBN – ICBO
3) 集电区收集扩散过来的载流子形成集电极电流 IC
IC
I C = ICN + ICBO
2)电子到达基区后(基区空穴运动因浓度低而忽略 )
三极管内载流子运动第 2 章 半导体 三极管
4,三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 = I BN? ICBO IC = ICN + ICBO
BN
CN
I
I
C E OBC B OBC )1( IIIII
IE = IC + IB
穿透电流
C E OBC III
BCE III
BC II
BE )1( II C E OBE )1( III
C B OB
C B OC
II
II
第 2 章 半导体 三极管
2.1.2 晶体三极管的特性曲线一、输入特性输入回路输出回路常数 CE)( BEB uufi
0CE?u 与二极管特性相似
RC
VCC
iB
IE
RB +u
BE
+
uCE
VBB
C
E
B
iC
+
+
iB
RB +u
BE
VBB
+
BEu
Bi
O
0CE?u
V 1CE?u
0CE?u
V 1CE?u 特性基本 重合 (电流分配关系确定 )
特性右移 (因集电结开始吸引电子 )
导通电压 UBE(on) 硅管,(0.6? 0.8) V锗管,(0.2? 0.3) V 取 0.7 V取 0.2 V
VBB
+
RB
第 2 章 半导体 三极管二、输出特性常数?
B
)( CEC iufii
C / mA
uCE /V
50 μA
40 μA
30 μA
20 μA
10 μA
IB = 0
O 2 4 6 8
4
3
2
1
1,截止区,IB? 0
IC = ICEO? 0
条件,两个结反偏
2,放大区：
C E OBC III
3,饱和区,uCE? u BE
uCB = uCE? u BE? 0
条件,两个结正偏特点,IC IB
临界饱和时,uCE = uBE
深度饱和时：
0.3 V (硅管 )U
CE(SAT)= 0.1 V (锗管 )
放大区截止区饱和区条件,发射结正偏集电结反偏特点,水平、等间隔
ICEO
输 出 特 性第 2 章 半导体 三极管三、温度对特性曲线的影响
1,温度升高，输入特性曲线 向左移。
温度每升高 1?C,UBE? (2? 2.5) mV。
温度每升高 10?C,ICBO 约增大 1 倍。
2,温度升高，输出特性曲线 向上移。
BEu
Bi
O
T1T2 >
iC
uCE
T1
iB = 0
T2 >
iB = 0i
B = 0
温度每升高 1?C,(0.5? 1)%。
输出特性曲线间距增大。
O
第 2 章 半导体 三极管
2.1.3 晶体三极管的主要参数一、电流放大系数
1,共发射极电流放大系数
iC / mA
uCE /V
50 μA
40 μA
30 μA
20 μA
10 μA
IB = 0
O 2 4 6 8
4
3
2
1
—直流电流放大系数
B
C
C B OB
C B OC
BN
CN
I
I
II
II
I
I?
— 交流电流放大系数
Bi
i C 一般为几十? 几百
2,共基极电流放大系数
11BC
C
E
C
II
I
I
I 1 一般在 0.98 以上。
Q
82A1030 A1045.2 6
3
8010 8.0A1010 A10)65.145.2( 6
3
9 8 8.0180 80
二、极间反向饱和电流
CB 极 间反向饱和电流 ICBO,CE 极 间反向饱和电流 ICEO。
第 2 章 半导体 三极管三、极限参数
1,ICM — 集电极最大允许电流，超过时? 值明显降低。
U(BR)CBO—发射极开路时 C,B 极 间反向击穿电压。
2,PCM — 集电极最大允许功率损耗 PC = iC? uCE。
3,U(BR)CEO — 基极开路时 C,E 极 间反向击穿电压。
U(BR)EBO—集电极极开路时 E,B 极 间反向击穿电压。
U(BR)CBO > U(BR)CEO > U(BR)EBO
(P34 2.1.7)已知,
ICM = 20 mA,PCM = 100 mW，
U(BR)CEO = 20 V，
当 UCE = 10 V 时,IC < mA
当 UCE = 1 V，则 IC < mA
当 IC = 2 mA，则 UCE < V
10
20
20
iC
ICM
U(BR)CEO uCE
PCM
O
ICEO
安全工作区第 2 章 半导体 三极管
