2022-2023学年高二物理竞赛课件：晶体管的结构及类型

晶体管的结构及类型 2 晶体管的结构及类型 N P N 集电区 发射区 基区 发射极 集电极 基极 e c b 发射结 集电结 1. 基区很薄，且杂质浓度低 2. 发射区掺杂浓度>>基区掺杂浓度 3. 集电区尺寸>发射区尺寸，集电区掺杂浓度<发射区掺杂浓度 结构特点： e c b 符号： T 2 3 Bipolar Junction Transistor------BJT 简称晶体管或三极管 双极型 器件 两种载流子（多子、少子） 双极型晶体管 晶体管具有的能力 电流控制（current control） 电流放大（current amplify） 4 晶体管的类型及符号 NPN型 PNP型 B E C N N P 基极 发射极 集电极 P N P 集电极 基极 发射极 B C E 5 晶体管放大的工作条件 ①内部条件 发射区高掺杂(故管子e、 c极不能互换) 基区很薄(几个m) 集电区尺寸大 ②外部条件 发射结(be结)正偏 集电结(bc结)反偏 1.3.2 晶体管的电流放大作用 6 发射结正偏，集电结反偏 VC>VB >VE VC<VB <VE B（P） C（N） IB IE IC NPN型三极管 E（N） IB IE IC PNP型三极管 C（P） B（N） E（P） 7 一、晶体管内部载流子的运动（△uI=0） VBB N P N IEN IBN ICBO IEP Rb RC VCC IC IB IE ICN 1.发射结加正向电压，且发射区杂质浓度高，大量自由电子因扩散运动越过发射结到达基区。同时，空穴从基区向发射区扩散，但基区杂质浓度低，所以空穴形成的电流非常小，近似分析时可以忽略不计。可见，扩散运动形成了发射极电流IE（发射载流子） 由发射区向基区扩散形成的电子电流扩散电流IEN、基区向发射区扩散所形成的空穴电流IEP 2.扩散到基区的自由电子与空穴的复合运动形成基极电流IB 基区内复合运动所形成的电流为复合电流IBN 因为发射结加正向电压，又因为发射区杂质浓度高，所以大量自由电子因扩散运动越过发射结到达基区。与此同时，空穴也从基区向发射区扩散，但由于基区杂质浓度低，所以空穴形成的电流非常小，近似分析时可以忽略不计。可见，扩散运动形成了发射极电流IE。 由于基区很薄，杂质浓度很低，集电结又加了反向电压，所以扩散到基区的电子中只有极少部分与空穴复合，其余部分均作为基区的非平衡少子达到集电结。又由于电压VBB的作用，电子与空穴的复合运动将源源不断地进行，形成基极电流IB。 由于集电结加反向电压且其结面积较大，基区的非平衡少子在外电场作用下越过集电结到达集电区，形成漂移电流。与此同时，集电区与基区的平衡少子也参与漂移运动，但它的数量很小，近似分析中可忽略不计。可见，在集电极电源VCC的作用下，漂移运动形成集电极电流IC。 设由发射区向基区扩散形成的电子电流IEN，基区向发射区扩散所形成的空穴电流为IEP，基区内复合运动所形成的电流为IBN，基区内非平衡少子（即发射区扩散到基区但未被复合的自由电子）漂移至集电区所形成的电流为ICN，平衡少子在集电区与基区之间的漂移运动所形成的电流为ICBO 7 8 一、晶体管内部载流子的运动（△uI=0） VBB N P N IEN IBN ICBO IEP Rb RC VCC IC IB IE ICN 3.由于集电结加反向电压且其结面积较大，基区的非平衡少子在外电场作用下越过集电结到达集电区，形成漂移电流。与此同时，集电区与基区的平衡少子也参与漂移运动，但数量很小，忽略不计。可见，在集电极电源VCC的作用下，漂移运动形成集电极电流 基区非平衡少子(发射区扩散到基区但未被复合的自由电子)漂移至集电区形成的电流为漂移电流ICN 4.集电结的反向电流（少子漂移） 平衡少子在集电区与基区之间的漂移运动所形成的电流为反向饱和电流ICBO 因为发射结加正向电压，又因为发射区杂质浓度高，所以大量自由电子因扩散运动越过发射结到达基区。与此同时，空穴也从基区向发射区扩散，但由于基区杂质浓度低，所以空穴形成的电流非常小，近似分析时可以忽略不计。可见，扩散运动形成了发射极电流IE。 由于基区很薄，杂质浓度很低，集电结又加了反向电压，所以扩散到基区的电子中只有极少部分与空穴复合，其余部分均作为基区的非平衡少子达到集电结。又由于电压VBB的作用，电子与空穴的复合运动将源源不断地进行，形成基极电流IB。 由于集电结加反向电压且其结面积较大，基区的非平衡少子在外电场作用下越过集电结到达集电区，形成漂移电流。与此同时，集电区与基区的平衡少子也参与漂移运动，但它的数量很小，近似分析中可忽略不计。可见，在集电极电源VCC的作用下，漂移运动形成集电极电流IC。 设由发射区向基区扩散形成的电子电流IEN，基区