2.1双极型半导体三极管的工作原理 半导体三极管在英文中称为晶体管( Transister),半导体三极管有 两大类型,一是双极型半导体三极管(BJT 二是场效应半导体三极管(FET)。 双极型半导体三极管是由两种载流子参与导电的半导体器件 它由两个PN结组合而成,是一种电流控制电流源器件(CCCS) 场效应型半导体三极管仅由一种载流子参与导电,是一种电压 控制电流源器件(VCS)。 2.1.11 NPN型 体三极管的结构 PNP型 三极管的 符号短粗线代 表基极,发射极 的箭头方向代 表发射极电流 的实际方向。 NFN型 PNP 型
2.1 双极型半导体三极管的工作原理 半导体三极管在英文中称为晶体管(Transister)，半导体三极管有 两大类型，一是双极型半导体三极管(BJT)， 二是场效应半导体三极管(FET)。 双极型半导体三极管是由两种载流子参与导电的半导体器件， 它由两个 PN 结组合而成，是一种电流控制电流源器件（CCCS）。 场效应型半导体三极管仅由一种载流子参与导电，是一种电压 控制电流源器件（VCCS）。 2.1.1 双极型半导体三极管的结构 b P N NPN型 PNP型 e e b N P N c P c NPN型 PNP型 这是基极b 这是发射极 这是发射结e 这是集电极c Je 这是集电结Jc c e e c b b NPN型 PNP型 三极管的 符号短粗线代 表基极,发射极 的箭头方向,代 表发射极电流 的实际方向
双极型三极管的符号在图的下方给出,发 射极的箭头代表发射极电流的实际方向。 从外表上看两个N区或两个P区是对称的, 实际上发射区的掺杂浓度大,集电区掺杂浓度 低,且集电结面积大。基区要制造得很薄,其 厚度一般在几个微米至几十个微米。 NPN 型 PNP型 N P N P N P C b le
双极型三极管的符号在图的下方给出，发 射极的箭头代表发射极电流的实际方向。 从外表上看两个N区,(或两个P区)是对称的， 实际上发射区的掺杂浓度大，集电区掺杂浓度 低，且集电结面积大。基区要制造得很薄，其 厚度一般在几个微米至几十个微米
2.1.2双极型半导体三极管的电流分配关系 双极型三极管在制造时,要求发射区的掺杂浓度大,基区掺杂 浓度低并要制造得很薄,集电区掺杂浓度低,且集电结面积较大。 从结构上看双极型三极管是对称的,但发射极和集电极不能互换 注意图中画的是载流子的运动方向,空穴流与电流方向 相同;电子流与电流方向相反。为此可确定三个电极的 电流 N P IE=TEN IEP Ic=IcN +IcBo 且h EP○ EP CN一IEN h O OEN O°o8N°o CEO o电子o空穴 IB=IEP IBN- IcBo
2.1.2 双极型半导体三极管的电流分配关系 双极型三极管在制造时，要求发射区的掺杂浓度大，基区掺杂 浓度低并要制造得很薄，集电区掺杂浓度低，且集电结面积较大。 从结构上看双极型三极管是对称的，但发射极和集电极不能互换。 双极型半导体三极管在工作时一定要加上适当的直流偏置电压 。若在放大工作状态：发射结加正向电压，集电结加反向电压。 现以 NPN型三极管的放大状态为例，来说明三极管内部载流子的 运动关系，见下图。 N P N e b c 电子 空穴 IEN ICN IEP ICEO IE IC IB IBN 注意图中画的是载流子的运动方向，空穴流与电流方向 相同；电子流与电流方向相反。为此可确定三个电极的 电流 IE=IEN + IEP 且IEN >> IEP IC= ICN +ICBO ICN= IEN - IBN IB= IEP + IBN - ICBO
N P N IE=IEN + IE Ic=Icn +IcBo 且N>>lEp EP○ ICN=IEN E C ooooo ooooo8B oooo ooo●o ooooo CEO B o电子o空穴 IB=EP+ / IcBo 由此可写出三极管三个电极的电流 发射极电流:l=lN+lEp且有>lEp 集电极电流:l=lcN+CcBo CN=NN且有lN>lBN 基极电流:B=lp+BN-lCBo 所以,发射极电流又可以写成 lED+IEN=lED+oo+l BN cnCBO )+(BN+IEP-IcBoF1c+IB
由此可写出三极管三个电极的电流 N P N e b c 电子 空穴 IEN ICN IEP ICEO IE IC IB IBN IE=IEN + IEP 且IEN >> IEP IC= ICN +ICBO ICN= IEN - IBN IB= IEP + IBN - ICBO 发射极电流：IE=IEN＋ IEP 且有IEN>>IEP 集电极电流：IC=ICN+ICBO ICN=IEN- IBN 且有IEN>> IBN ， ICN>>IBN 基极电流： IB=IEP+IBN－ICBO 所以，发射极电流又可以写成 IE=IEP+IEN=IEP+ICN+IBN =(ICN+ICBO)+(IBN+IEP－ICBO)=IC+IB
从以上分析可知,对于NPN型三极管,集电极电流和基极电流 是流入三极管,发射极电流是流岀三极管,流进的电流等于流出 的电流。由以上分析可知,发射区掺杂浓度高,基区掺杂浓度低 且很薄,是保证三极管能够实现电流放大的关键。 若两个PN结对接,相当基区很厚,所以没有电流放大作用,基 区从厚变薄,两个PN结演变为三极管,这是量变引起质变的又一个 实例。 动画2-1
从以上分析可知，对于NPN型三极管，集电极电流和基极电流 是流入三极管，发射极电流是流出三极管，流进的电流等于流出 的电流。由以上分析可知，发射区掺杂浓度高，基区掺杂浓度低 且很薄，是保证三极管能够实现电流放大的关键。 若两个PN结对接，相当基区很厚，所以没有电流放大作用，基 区从厚变薄，两个PN结演变为三极管，这是量变引起质变的又一个 实例。 e b c 动画2-1