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模电1.3 晶体三极管

1.3.1 晶体管的结构和类型

三个掺杂区域在一个硅片上形成PN结,形成晶体管在这里插入图片描述 三极,三个区,两个区PN结。 :高浓度(高浓度使有东西可以发射) :很薄,浓度低。 :浓度低,但面积大(起收集作用) 箭头方向为,注意区分NPN型与PNP型。

1.3.2 晶体管的电流放大

晶体管采用分配电流控制放大。 此图为晶体管的,基集-发射极回路称为,发射极-集电极回路称为,发射极是两个电路的公共端,因此成为共射放大电路。

放大作用: 小的(IB)可以大的(IC)。【由分配电流控制】

放大工作的条件是:(P→N),(N→P)。因此加电压 VBB与 VCC,且 VCC > VBB

一、运动内部载流子

(图中黑球为电子,白球为空穴)

发射极电流 IE

由于正向电压VBB,发射区浓度高,发射区多子自由电子扩散到基区,形成电流IEN;同时,在电压和浓度的作用下,基区的多子空穴也会从基区扩散到发射区,但极小,形成电流IEP。 故

基极电流 IB

由于基区浓度低(即空穴数量少)和反向电压VCC , 大多数到达基区的自由电子将继续向集电结流,作为基区的非平衡少子形成电流ICN。 只有少数自由电子留在基区参与复合,形成电流IBN。 在外加电压VCC在此作用下,集电极的空穴和基极的自由电子(此时基区的不平衡少子是自由电子,因为发射极的电子太多)进行漂移,但极小,形成电流ICBO。 自由电子与空穴复合,VBB不断提供空穴,使复合运动继续进行,形成基极电流IB。 故

集电极电流 IC

从基区分析可以看出,集电结的电流包括:①自由电子从基极扩散到集电极形成的电流ICN ②集电极流向基极空穴形成的电流ICBO。 故

二、二。晶体管的电流分配关系

第一节分析: ①(发射极流出的电子部分继续跑向集电极,部分留在基极,因此IEN = ICN IBN) ② 从外部看:

三、共射电流放大系数

共射放大系数 β: 共基放大系数 α:

1.3.3 晶体管的共射特性曲线

一、输入特性曲线

输入特性为电流IB与电压UBE的关系。

,相当于集电极与发射极短路,即集电极与发射极并联。此时相当于 iB 流经两个背靠背的二极管,类似伏安特性曲线。

,根据内部载流子的运动关系,基区内的自由电子流向集电极,形成电流 iC,由于复合运动区内形成iB 减少,所以,如果你想得到同样的东西 iB,则需要增大UBE,曲线右移。

但是固定的UBE,UCE在增加到一定程度后,基区的绝大多数电子都流向了集电极,因此增加了UCE,iC不会明显增加,所以iB基本保持不变。

二、输出特性曲线

输出特性为电流IC与电压UCE的关系。

输入特性中已经注明了分析过程。晶体管有三个工作区:

iB = 0V ,相当于VBB ≈ 0V ,此时 电路中只有很小的电流ICEO,在近似处理中认为 iC = 0V。

此时 电流iB对电流iC起到控制作用,满足 IC = β × IB

即UCE < UBE。iC不仅与iB有关,也随之而来UCE此时此刻,增大而增大 IC < β × IB。 对于小功率管,可以认为是

三、极限参数

(1):PCM = iC × uCE (2):iC在相当大的范围内β但是iC大到一定程度,β开始减少的电流是ICM。 (3):当一个电极开路时,两个以上允许的最高反向电压。

1.3.4 温度对晶体管特性及参数的影响

1、温度对输入特性的影响

类似于伏安特性曲线,

二、温度对输出特性曲线的影响

1.3.6 光电三极管

一、外形及符号

二、输出特性曲线

与普通晶体管的输出特性曲线相似,只是将基极电流IB用入射光强E取代。

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