楊素行第三版模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程課件第一章(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 Z，不能超過規(guī)定值 ，以免因過熱而燒毀管子。第一章 半導體器件　雙極型三極管 (BJT)　　又稱半導體三極管、晶體管，或簡稱為三極管。(Bipolar Junction Transistor)三極管的外形如下圖所示。　 　 三極管有兩種類型： NPN 和 PNP 型。 主要以 NPN 型為例進行討論。圖 　三極管的外形第一章 半導體器件　三極管的結(jié)構(gòu)　 　 常用的三極管的結(jié)構(gòu)有硅平面管和鍺合金管兩種類型。圖 　三極管的結(jié)構(gòu)(a)平面型 (NPN) (b)合金型 (PNP)NecNPb二氧化硅be cPNPe 發(fā)射極，b基極， c 集電極。第一章 半導體器件平面型 (NPN)三極管制作工藝NcSiO2 b硼雜質(zhì)擴散 e磷雜質(zhì)擴散磷雜質(zhì)擴散磷雜質(zhì)擴散硼雜質(zhì)擴散硼雜質(zhì)擴散P N　 　 在 N 型硅片 (集電區(qū))氧化膜上刻一個窗口，將硼雜質(zhì)進行擴散形成 P 型 (基區(qū) )，再在 P 型區(qū)上刻窗口，將磷雜質(zhì)進行擴散形成 N型的發(fā)射區(qū)。引出三個電極即可。　 　 合金型三極管制作工藝： 在 N 型鍺片 (基區(qū) )兩邊各置一個銦球，加溫銦被熔化并與 N 型鍺接觸，冷卻后形成兩個 P 型區(qū)，集電區(qū)接觸面大，發(fā)射區(qū)摻雜濃度高。第一章 半導體器件圖 　三極管結(jié)構(gòu)示意圖和符號　　 (a)NPN 型ecb符號集電區(qū)集電結(jié)基區(qū)發(fā)射結(jié)發(fā)射區(qū)集電極 c基極 b發(fā)射極 eNNP第一章 半導體器件集電區(qū)集電結(jié)基區(qū)發(fā)射結(jié)發(fā)射區(qū)集電極 c發(fā)射極 e基極 b　　 cbe符號NNPPN圖 　三極管結(jié)構(gòu)示意圖和符號　　 (b)PNP 型第一章 半導體器件　三極管的放大作用　　　　和載流子的運動以 NPN 型三極管為例討論圖 　三極管中的兩個 PN 結(jié)cNNPeb bec表面看　　三極管若實現(xiàn)放大，必須從三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)和 外部所加電源的極性 來保證。　 不具備放大作用第一章 半導體器件三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求：NNPebc　　 1. 發(fā)射區(qū)高摻雜。　 　 2. 基區(qū)做得很薄 。通常只有幾微米到幾十微米，而且 摻雜較少 。　 　 三極管放大的外部條件 ：外加電源的極性應使 發(fā)射結(jié)處于正向偏置 狀態(tài)，而 集電結(jié)處于反向偏置 狀態(tài)。3. 集電結(jié)面積大。第一章 半導體器件becRcRb三極管中載流子運動過程I EIB　 　 1. 發(fā)射　 發(fā)射區(qū)的電子越過發(fā)射結(jié)擴散到基區(qū)，基區(qū)的空穴擴散到發(fā)射區(qū) — 形成發(fā)射極電流 IE (基區(qū)多子數(shù)目較少，空穴電流可忽略 )。　 　 2. 復合和擴散　 電子到達基區(qū)，少數(shù)與空穴復合形成基極電流 Ibn， 復合掉的空穴由 VBB 補充 。　 　 多數(shù)電子在基區(qū)繼續(xù)擴散，到達集電結(jié)的一側(cè)。圖 　三極管中載流子的運動第一章 半導體器件becI EI BRcRb三極管中載流子運動過程　 　 3. 收集 　 集電結(jié)反偏，有利于收集基區(qū)擴散過來的電子而形成集電極電流 I。　 　 其能量來自外接電源 VCC 。I C　 　 另外，集電區(qū)和基區(qū)的少子在外電場的作用下將進行漂移運動而形成 反向 飽和電流 ， 用 ICBO表示 。ICBO圖 　三極管中載流子的運動第一章 半導體器件beceRcRb　　三極管的電流分配關(guān)系IEpICBOIEICIBIEnIBnICnIC = ICn + ICBO (A) IE = ICn + IBn + IEp (B)　 　 一般要求 ICn 在 IE 中占的比例 盡量大。而二者之比稱 直流電流放大系數(shù) ，即一般可達 ~ IB+ ICBO = IBN + IEp (C)第一章 半導體器件將三極管電流分配關(guān)系式 （ A）（ B）（ C） 合并化簡得到：IE = IC + IB代入 (1)式，得 其中：　　共射直流電流放大系數(shù)。第一章 半導體器件上式中的后一項常用 ICEO 表示， ICEO 稱穿透電流。當 ICEO IC 時，忽略 ICEO，則由上式可得　 　 共射直流電流放大系數(shù) 近似等于 IC 與 IB 之比。 一般 值約為幾十 ~ 幾百。第一章 半導體器件三極管的電流分配關(guān)系一組三極管電流關(guān)系典型數(shù)據(jù)IB/mA ? 0 IC/mA IE/mA 0 1. 任何一列電流關(guān)系符合 IE = IC + IB， IB IC IE, IC ? IE。　 　 2. 當 IB 有微小變化時， ? IC 較大。說明 三極管具有電流放大作用。 3. 共射電流放大系數(shù)共基電流放大系數(shù)第一章 半導體器件IB/mA ? 0 IC/mA IE/mA 0 4. 在表的第一列數(shù)據(jù)中， IE = 0 時， IC = mA = ICBO， ICBO 稱為 反向飽和電流 。 在表的第二列數(shù)據(jù)中， I B = 0， IC = mA = ICEO， 稱為 穿透電流 。第一章 半導體器件　 　 根據(jù) ? 和 ? 的定義，以及三極管中三個電流的關(guān)系，可得故 ? 與 ? 兩個參數(shù)之間滿足以下關(guān)系：　 　 直流參數(shù) 與交流參數(shù) ?、 ? 的含義是不同的，但是，對于大多數(shù)三極管來說， ? 與 ， ? 與 的數(shù)值卻差別不大，計算中，可不將它們嚴格區(qū)分。第一章 半導體器件輸出回路輸入回路+UCE?　三極管的特性曲線　 　 特性曲線是選用三極管的主要依據(jù)，可從半導體器件手冊查得。IBUCE圖 　三極管共射特性曲線測試電路ICVCCRbVBBcebRcV?+ V?+?A ?++?mA 輸入特性：輸出特性：UBE第一章 半導體器件一、輸入特性 (1) UCE = 0 時的輸入特性曲線RbVBBcebIB+UBE_VBBIB+UBE_bceOIB/?A 當 UCE = 0 時，基極和發(fā)射極之間相當于兩個 PN 結(jié)并聯(lián)。所以，當 b、 e 之間加正向電壓時，應為兩個二極管并聯(lián)后的正向伏安特性。圖 (上中圖 )　 圖 (下圖 )　第一章 半導體器件　　 (2) UCE 0 時的輸入特性曲線　 　 當 UCE 0 時，這個電壓有利于將發(fā)射區(qū)擴散到基區(qū)的電子收集到集電極。UCE UBE，三極管處于放大狀態(tài)。 * 特性右移 (因集電結(jié)開始吸引電子 )OIB/?AUCE ≥ 1 時的輸入特性具有實用意義。IBUCEICVCCRbVBBcebRCV?+ V?+?A ?++?mAUBE　 　 * UCE ≥ 1 V，特性曲線重合。圖 　三極管共射特性曲線測試電路圖 　三極管的輸入特性第一章 半導體器件二、輸出特性圖 　 NPN 三極管的輸出特性曲線IC / mAUCE /V100 181。A80181。A60 181。A40 181。A20 181。AIB = 0O 5 10 154321　 　 劃分三個區(qū)：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。截止區(qū)放大區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)　 　 1. 截止區(qū)　 IB ≤ 0 的區(qū)域。　 　 兩個結(jié)都處于反向偏置。　 　 IB= 0 時， IC = ICEO。 硅管約等于 1 ?A，鍺管約為幾十 ~ 幾百微安。截止區(qū)截止區(qū)第一章 半導體器件2. 放大區(qū)：條件： 發(fā)射結(jié)正偏　　　集電結(jié)反偏　 　 特點 ： 各條輸出特性曲線比較平坦，近似為水平線，且等間隔。二、輸出特性IC / mAUCE /V100 181。A80181。A60 181。A40 181。A20 181。AIB =0O 5