2022-2023学年高二物理竞赛课件：半导体三极管

半导体三极管 半导体三极管 BJT的结构简介 放大状态下BJT的工作原理 BJT的V－I特性曲线 BJT的主要参数 双极型晶体管是由两个背靠背、互有影响的PN结构成的。在工作过程中两种载流子(自由电子和空穴)都参与导电，所以全名称为双极结型晶体管。或BJT (Bipolar Junction Transistor) 双极结型晶体管有三个引出电极，人们习惯上又称它为晶体三极管或简称晶体管。 4.1.1 BJT的结构简介 从晶体管的外形可看出，其共同特征就是具有三个电极，这就是“三极管”简称的来历。 基区 发射区 集电区 发射极 Emitter 集电极Collector 基极Base 发射结(Je) 集电结(Jc) PNP NPN 4.1.1 BJT的结构简介 B E C N N P 基极 发射极 集电极 基区：较薄，掺杂浓度低 集电区：面积较大 发射区：掺 杂浓度较高 B E C N N P EB RB EC IE 基区空穴向发射区的扩散可忽略。 IBE 进入P区的电子少部分与基区的空穴复合，形成电流IBE ，多数扩散到集电结。 发射结正偏，发射区电子不断向基区扩散，形成发射极电流IE。 4.1.2 放大状态下BJT的工作原理 1. 内部载流子的传输过程 B E C N N P EB RB EC IE 集电结反偏，有少子形成的反向电流ICBO。 ICBO IC=ICE+ICBOICE IBE ICE 从基区扩散来的电子作为集电结的少子，漂移进入集电结而被收集，形成ICE。 IB=IBE-ICBOIBE IB B E C N N P EB RB EC IE ICBO ICE IC=ICE+ICBO ICE IBE 动画 1、发射区向基区扩散电子的过程： 由于发射结处于正向偏置，发射区的多数载流子自由电子将不断扩散到基区，并不断从电源补充进电子，形成发射极电流IE。 2、电子在基区的扩散和复合过程： 由于基区很薄，其多数载流子空穴浓度很低，所以从发射极扩散过来的电子只有很少一部分和基区空穴复合，剩下的绝大部分都能扩散到集电结边缘。 3、集电区收集从发射区扩散过来的电子过程： 由于集电结反向偏置，可将从发射区扩散到基区并到达集电区边缘的电子拉入集电区，从而形成较大的集电极电流IC。 1. 内部载流子的传输过程 编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 2. 电流分配关系 根据传输过程可知 IE=IB+ IC (1) IC= ICE+ ICBO (2) IB= IBE - ICBO (3) B E C N N P EB RB EC IE ICBO ICE IC IBE IB 定义 通常 IC >> ICBO 则有 所以 硅: 0.1A 锗: 10A  为共基极电流放大系数，它只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关。一般  = 0.90.99 ICE 与IBE 之比称为共发射极电流放大倍数 编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 c b e N P N N P P c b e N P N N P N c b e c b e N IC IE IB RB UBB UCC P N RC $