2022-2023学年高二物理竞赛课件：晶体三极管的工作原理

晶体三极管的工作原理 晶体三极管的工作原理 2.1.1 内部载流子传输过程: 看P12 P N N + - + - + V1 V2 R2 R1 IEn IEp IBB ICn1 ICBO IE IE= IEn+IEp IC IC=ICn1+ICBO IB IB= IEp+IBB -ICBO = IEp+(IEn-ICn1) -ICBO =IE -IC (2-1-5) 放大模式下 (2-1-4) 三极管三种工作模式: P53 外部工作条件 发射结正偏，集电结反偏。主要! 放大模式。 发射结正偏，集电结正偏。 饱和模式。 发射结反偏，集电结反偏。 截止模式。 三极管2个结，不同的偏置，构成不同的工作模式，体现不同的特性。 反向工作模式：发射结反偏，集电结正偏。只一个VCC？ 当放大模式时，具有正向受控作用(IC、IE受VBE)。 要满足内部结构特点、放大模式的外部工作条件,三极管才有较好的放大作用。 NPN型管与PNP型管工作原理相似，但由于它们形成电流的载流子性质相反，结果:各极的电流方向相反、加在各极上的电压极性也相反。 上：PNP与NPN。 V1 N P P + P N N + V2 V2 V1 + - + - - + - + IE IC IB IE IC IB (2-1-5) 2.1.1 内部载流子传输过程: 看P12 发射结正偏：保证发射区向基区发射(注入)多子。 发射区掺杂浓度>>基区：减少基区向发射区发射的多子，提高发射效率。(多子扩散为主) 基区的作用：将发射到基区的(多子→)少子,自发射结 传输到集电结边界。自由电子在基区有扩散与复合。 基区很薄：可减少多子传输过程中在基区的复合机会，保证绝大部分扩散的载流子传输到集电结边界。 集电结反偏、且集电结面积大：保证到集电结边界的全部载流子被收集到集电区(少子漂移为主),形成正向受控的集电极电流。 三极管特性——具有正向受控作用 输出的集电极电流IC ,主要受发射结电压VBE>0(正偏)的控制，而与集电结电压VCB>0(反偏)近似无关。 ICBO =ICn2+ICP (2-1-3) 与P16 IS IE=IB+IC (2-1-5) (2-1-6) 三极管工艺内部结构特点(内部条件)：P56 1）发射区高掺杂。几何尺寸小； 2）基区很薄。掺杂浓度很低， 3）集电结面积大。集电区掺杂浓度低， 几何尺寸大； 判断：输入信号+作用在那个电极上，输出信号+从那个电极取出，第三个电极即为组态形式。 2.1.2 电流传输方程:NPN 三极管的三种连接方式——三种组态 B C E B T IC IE E C B E T IC IB C E B C T IE IB （共发射极CE） （共基极CB） （共集电极CC） 放大电路组态:对交流信号。 IB IE IC (2-1-5) 共射(Common Emitter简写为CE) 共基(Common Base简写为CB) 共集(Common Col1ector简写为CC) 共基极直流电流传输方程 B C E B T IC IE 直流电流传输系数： 直流电流传输方程： 共发射极直流电流传输方程 E C B E T IC IB 直流电流传输方程： 其中： (2-1-7) (2-1-7) (2-1-5) (2-1-10) (2-1-11) (2-1-12) 的物理含义：  表示，受发射结电压控制的复合电流IBB ，对集电极正向受控电流ICn的控制能力。  若忽略ICBO，则： E C B E T IC IB  可见， 为共发射极电流放大系数（倍数）。 (2-1-6)、（2-1-4） (2-1-10)、（2-1-2） 只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。 >> 1 （2-1-16） (2-1-15) 11 需两个动画 ICEO的物理含义： ICEO指基极开路时，集电极直通到发射极的电流。穿透。 ∵ IB=0， 在（2-1-4）中， IEP ICBO ICn1 IEn + _ VCE N P N+ C B E ICEO IB=0 ∴IEp+(IEn-ICn1) –ICBO =0 因此： 即：共发 （2-1-12）中，IB=0，IC= ICEO （2-1-11） （2-1-16） 12 需两个动画 $