原创 半导体三极管

2008-4-8 11:15 2555 11 11 分类: 模拟

三极管是组成各电子电路的核心器件,它由三个电极。



一:三极管的结构及类型

  通过工艺的方法,把两个二极管背靠背的连接起来级组成了三极管。按PN结的组合方式有PNP型和NPN型,它们的结构示意图和符号图分别为:如图(1)、(2)所示


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  不管是什麽样的三极管,它们均包含三个区:发射区,基区,集电区,同时相应的引出三个电极:发射极,基极,集电极。同时又在两两交界区形成PN结,分别是发射结和基点结。

二:三极管的放大作用(这一问题是重点)

   我们知道,把两个二极管背靠背的连在一起,是没有放大作用的,要想使它具有放大作用,必须做到一下几点:


BD14568_.GIF发射区中掺杂
BD14568_.GIF基区必须很薄
BD14568_.GIF基电结的面积应很大
BD14568_.GIF工作时:发射结应正向偏置,集电结应反向偏置


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载流子的传输过程
因为发射结正向偏置,且发射区进行重掺杂,所以发射区的多数载流子扩散注入至基区,又由于集电结的反向作用,故注入至基区的载流子在基区形成浓度差,因此这些载流子从基区扩散至集电结,被电场拉至集电区形成集电极电流。而留在基区的很少,因为基区做的很薄。
我们再用图形来说明一下,如图(3)所示:


电流的分配关系
由于载流子的运动,从而产生相应电流,它们的关系如下:
     md1.311.gif
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         <?XML:NAMESPACE PREFIX = V /><?XML:NAMESPACE PREFIX = O />md1.313.gif
         md1.314.gif



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其中:ICEO为发射结少数载流子形成的反向饱和电流;ICBOIB=0时,集电极和发射极之间的穿透电流。md1.315.gif  为共基极电流的放大系数,md1.316.gif 为共发射极电流的放大系数。它们可定义为:



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放大系数有两种(直流和交流),但我们一般认为,它们二者是相等的,不区分它们。


三:三极管的特性曲线
它的特性曲线与它的接法有关,在学习之前,我们先来学习一下它的三种不同接法

(1)共基极,如图(1)所示
(2)共发射极  如图(2)所示
(3)共集电极  如图(3)所示


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我们以NPN管共发射极为例:

1.输入特性


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它与PN结的正向特性相似,三极管的两个PN结相互影响,因此,输出电压UCE对输入特性有影响,
UCE>1,时这两个PN结的输入特性基本重合。我们用UCE=0和UCE>=1,两条曲线表示,如图(4)所示


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2.输出特性

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它的输出特性可分为三个区:(如图(5)的特性曲线)
(1)截止区:IB<=0时,此时的集电极电流近似为零,管子的集电极电压等于电源电压,两个结均反偏
(2)饱和区:此时两个结均处于正向偏置,UCE=0.3V
(3)放大区:此时ICIBIC基本不随UCE变化而变化,此时发射结正偏,集电结反偏。


四:三级管主要参数
1.放大系数
它主要是表征管子放大能力。它有共基极的放大系数和共发射极的放大系数。它们二者的关系是:

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md1.333.gifmd1.334.gif

2.极间的反向电流(它们是有少数载流子形成的)
(1):基电极--基极的反向饱和电流。
(2)ICEO:穿透电流,它与ICBO关系为:ICEO=(1+ß)ICBO
五:参数与温度的关系

   由于半导体的载流子受温度影响,因此三极管的参数受温度影响,温度上升,输入特性曲线向左移,基极的电流不变,基极与发射极之间的电压降低。输出特性曲线上移。
  温度升高,放大系数也增加。


 

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