第三章晶体管的直流效应.ppt

ICB0 当发射极开路（IE=0）时， 集电极-基极的反向电流 第六十一页，共八十八页，2022年，8月28日 反向电流＝少子电流＋多子电流 ▲集电结加反偏→势垒区两边的少子密度＜平衡时的少子密度→基区中的少子（电子）及集电区中的少子（空穴）都向结区扩散→少子电流 ▲体内复合中心和界面态复合中心→多子电流 第六十二页，共八十八页，2022年，8月28日 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。 第二十九页，共八十八页，2022年，8月28日 IB=IBE-ICBO?IBE IB B E C N N P EB RB EC IE ICBO ICE IC=ICE+ICBO ?ICE IBE 第三十页，共八十八页，2022年，8月28日 ICE与IBE之比称为电流放大倍数 要使三极管能放大电流，必须使发射结正偏，集电结反偏。 第三十一页，共八十八页，2022年，8月28日 直流电流放大系数 电流放大系数表示放大电流的能力 电路接法不同，放大系数也不同 共基极直流电流放大系数 α 集电极输出电流与发射极输入电流之比 第三十二页，共八十八页，2022年，8月28日 第三十三页，共八十八页，2022年，8月28日 第三十四页，共八十八页，2022年，8月28日 基区输运系数 β* 晶体管的发射效率γ 注入基区的电子电流 与发射极电流的比值 到达集电结的电子电流 与进入基区的电子电流之比 如电子在基区输运过程中复合损失很少，则InC≈InE，β*≈1。 第三十五页，共八十八页，2022年，8月28日 减小基区体内复合电流IVR是提高β*的有效途径，而减小IVR的主要措施是减薄基区宽度WB，使基区宽度远小于少子在基区的扩散长度LnB，即WB远小于LnB。 所以，在晶体管生产中，必须严格控制基区宽度，从而得到合适的电流放大系数。若基区太宽，甚至比基区少子扩散长度大得多，则晶体管相当于两个背靠背的二极管。发射结相当于一只正向偏压二极管，集电结相当于一只反向偏压二极管，互不相干。这样，晶体管就失去放大电流、电压的能力。 第三十六页，共八十八页，2022年，8月28日 共发射极直流电流放大系数 因为IE=IB+IC 当β=20时，由上式可以算得α=0.95；β=200时，α=0.995。所以，一般晶体管的α很接近于1。 第三十七页，共八十八页，2022年，8月28日 晶体管的放大作用 晶体管在共射极运用时，IC=βIB。由于β远大于1，输入端电流IB的微小变化，将引起输出端电流IC较大的变化，因此具有放大电流的能力。 在共基极运用时，IC=αIE。由于α接近于1，当输入端电流IE变化△IE时，引起输出端电流IC的变化量△IC小于等于△IE。所以起不到电流放大作用。但是可以进行电压和功率的放大。 第三十八页，共八十八页，2022年，8月28日 晶体管具有放大能力，必须具有下面条件 （1）发射区杂质浓度比基区杂质浓度高得多， 即NE远大于NB，以保证发射效率γ≈1； （2）基区宽度WB远小于LnB， 保证基区输运系数β*≈1； （3）发射结必须正偏，使re很小； 集电结反偏，使rc很大，rc远大于re。 第三十九页，共八十八页，2022年，8月28日 晶体管的特性曲线 晶体管的特性曲线形象地表示出晶体管各电极电流与电压间的关系，反映晶体管内部所发生的物理过程，以及晶体管各直流参数的优劣。 所以，在生产过程中常用特性曲线来判断晶体管的质量好坏。 晶体管的接法不同，其特性曲线也各不相同。 第四十页，共八十八页，2022年，8月28日 共基极输入特性曲线 输出电压VCB一定时，输入电流与输入电压的关系曲线，即IE～VBE关系曲线。 第四十一页，共八十八页，2022年，8月28日 第四十二页，共八十八页，2022年，8月28日 由于发射结正向偏置，所以，IE～VBE输入特性实际上就是正向P-N结的特性，因而IE随VBE指数增大。 但它与单独P-N结间存在差别，这是由于集电结反向偏置VCB影响的结果。若VCB增大，则集电结的势垒变宽，势垒区向基区扩展，这样就使有效基区宽度随VCB增加而减小（这种现象称为基区宽变效应）。由于WB减小，使少子在基区的浓度梯度增加，从而引起发射区向基区注入的电子电流InE增加，因而发射极电流IE就增大