文本描述
第二章 半 导 体 三极管
2.1 双极型半导体三极管
2.2单极型半导体三极管
2.3 半导体三极管电路的基本分析方法
2.4 半导体三极管的测试与应用
2.1 双极型半导体三极管
图 2 - 1 几种半导体三极管的外形
2.1.1 晶体三极管的工作原理
图 2 – 2 晶体三极管的结构示意图和符号
一、结构及符号
无论是NPN型或是PNP型的三极管,它们均包含三个区: 发射区、基区和集电区, 并相应地引出三个电极：发射极（e)、基极(b)和集电极(c)。同时,在三个区的两两交界处, 形成两个PN结, 分别称为发射结和集电结。常用的半导体材料有硅和锗, 因此共有四种三极管类型。它们对应的型号分别为：3A(锗PNP)、3B(锗NPN)、3C(硅PNP)、3D(硅NPN)四种系列。
二、 三极管的三种连接方式
图 2 - 3 三极管的三种连接方式
三、 三极管的放大作用
1. 载流子的传输过程
发射。
(2) 扩散和复合。
(3) 收集。
图 2 – 4 三极管中载流子的传输过程
2. 电流分配
图 2 - 5 三极管电流分配
集电极电流ＩＣ由两部分组成：ＩＣｎ和ＩＣＢＯ, 前者是由发射区发射的电子被集电极收集后形成的, 后者是由集电区和基区的少数载流子漂移运动形成的,称为反向饱和电流。 于是有
ＩＣ＝ＩＣｎ＋ＩＣＢＯ (2 - 1)
发射极电流ＩＥ也由两部分组成：ＩＥｎ和ＩＥｐ。ＩＥｎ为发射区发射的电子所形成的电流, ＩＥｐ是由基区向发射区扩散的空穴所形成的电流。因为发射区是重掺杂, 所以ＩＥｐ忽略不计, 即ＩＥ≈ＩＥｎ。ＩＥｎ又分成两部分, 主要部分是ＩＣｎ, 极少部分是ＩＢｎ。ＩＢｎ是电子在基区与空穴复合时所形成的电流, 基区空穴是由电源ＵＢＢ提供的,故它是基极电流的一部分。
基极电流ＩＢ是ＩＢｎ与ＩＣＢＯ之差：
(2-2)
(2-3)
发射区注入的电子绝大多数能够到达集电极, 形成集电极电流, 即要求ＩＣｎ>>ＩＢｎ。
通常用共基极直流电流放大系数衡量上述关系, 用α来表示, 其定义为
(2-4)
一般三极管的α值为0.97～0.99。将(2-4)式代入(2-1)式, 可得
(2-5)
通常ＩＣ>>ＩCBO, 可将ＩＣＢＯ忽略, 由上式可得出
(2-6)
三极管的三个极的电流满足节点电流定律, 即
将此式代入(2 - 5)式得
(2-7)
经过整理后得
令
β称为共发射极直流电流放大系数。当IC>>ICBO时,
β又可写成
(2-8)
(2-9)
则
其中ICEO称为穿透电流, 即
表2 - 1 三极管电流关系的一组典型数据
相应地, 将集电极电流与发射极电流的变化量之比, 定义为共基极交流电流放大系数, 即
故
显然β与β, α与α其意义是不同的, 但是在多数情况
下β≈β, α≈α。 例如, 从表2 - 1 知, 在ＩＢ＝００３mA附近, 设ＩＢ由００２mA变为００４mA, 可求得
==>> 点击下载文档