BJT的結(jié)構(gòu)簡介及工作原理解析

BJT的結(jié)構(gòu)簡介

NPN型：

NPN

PNP型：

新伙伴關(guān)系

BJT結(jié)構(gòu)特點（內(nèi)部結(jié)構(gòu)）：

1、發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高；

2、集電區(qū)摻雜濃度低于發(fā)射區(qū)，且面積大；

3、基區(qū)很薄，一般在幾個微米至幾十個微米，且摻雜濃度最低。

BJT電流形成（以NPN為例）:

發(fā)射區(qū)：發(fā)射載流子

集電區(qū)：收集載流子

基區(qū)：傳送和控制載流子

?

三極管放大時必須外部條件：

發(fā)射結(jié)加正向電壓

集電結(jié)加反向電壓

放大狀態(tài)下BJT的工作原理：

1、BJT內(nèi)部的載流子傳輸過程

1、因為發(fā)射結(jié)正偏，所以發(fā)射區(qū)向基區(qū)注入電子 ，形成了擴散電流IEN 。 同時從基區(qū)向發(fā)射區(qū)也有空穴的擴散運動，形成的電流為IEP。 但其數(shù)量小，可忽略。 所以發(fā)射極電流I E ≈ I EN 。

2、發(fā)射區(qū)的電子注入基區(qū)后，變成了少數(shù)載流子。 少部分遇到的空穴復合掉，形成IBN。 所以基極電流I B ≈ I BN 。 大部分到達了集電區(qū)的邊緣。

3、因為集電結(jié)反偏，收集擴散到集電區(qū)邊緣的電子，形成電流ICN 。 另外，集電結(jié)區(qū)的少子形成漂移電流ICBO。

總結(jié)載流子轉(zhuǎn)移：

IE

1、發(fā)射結(jié)加正向電壓，e區(qū)的多子電子通過發(fā)射結(jié)擴散到基區(qū)形成IE,與電子方向相反。

2、發(fā)射區(qū)發(fā)射的電子在基區(qū)積累,并以發(fā)射結(jié)邊沿形成濃度梯度。

IB：基區(qū)電子兩個方向

1 、基區(qū)正電源VBB從基區(qū)拉電子形成IB（電子與空穴復合）。

2 、其余大部分到達集電結(jié)。 （基區(qū)很薄，摻雜濃度低。 ）

集成電路：

1、集電結(jié)反向電壓，形成反向飽和電流Icbo,少數(shù)載流子形成漂移電流。

2、集區(qū)對基區(qū)擴散到集電結(jié)邊緣的電子強吸引，電子很快漂移到集電區(qū)形成Ic。

三極管內(nèi)有 兩種載流子 (自由電子和空穴)參與導電，故稱為雙極型三極管或BJT (Bipolar Junction Transistor)。

2、電流分配關(guān)系

?

3、三極管的三種組態(tài)

4、放大作用

共基極放大電路（ α一定的情況下 ， 有放大電壓的能力， iE控制iC ）

共射極放大電路**（共射放大電路既有電流放大能力又有電壓放大能力。 ）**

BJT放大原理和結(jié)論：

三極管的放大作用：

依靠發(fā)射極電流能夠通過基區(qū)傳輸，然后到達集電極而實現(xiàn)的。

實現(xiàn)放大兩個條件是：

（1）內(nèi)部條件：

發(fā)射區(qū)雜質(zhì)濃度遠大于基區(qū)雜質(zhì)濃度，且基區(qū)很薄。

我E=我B*I*C

和C=β·和B

這C=α·這和

（2）外部條件：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置。

BJT的特性曲線

以共射極放大電路為例

1、輸入特性曲線

(1) 當vCE=0V時，相當于發(fā)射結(jié)的正向伏安特性曲線。

(2) 當vCE≥1V時， vCB= vCE - vBE>0，集電結(jié)已進入反偏狀態(tài)，開始收集電子，基區(qū)復合減少，同樣的v BE下 IB減小，特性曲線右移。

(3) 輸入特性曲線的三個部分：死區(qū)、非線性區(qū)、線性區(qū)

?

2. 輸出特性曲線

放大區(qū)：

vCE﹥1V(硅管) ，iC平行于vCE軸的區(qū)域，曲線基本平行等距。 電場強，發(fā)射區(qū)擴散到基區(qū)的電子都到達集電區(qū)此時，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。

飽和區(qū)：

vCE＜0.7V(硅管)， iC明顯受vCE控制的區(qū)域，vCE↑→iC↑反向電壓小，對電子引力不夠。

此時，發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏或反偏電壓很小。

UCE <宇部 ， 圍兜 > 集成電路 ， UCE= 0.3V（約等于）

截止區(qū)：

iC接近零的區(qū)域，相當iB=0的曲線的下方。 VBE小于死去電壓，集電結(jié)反偏

此時， vBE小于死區(qū)電壓，集電結(jié)反偏。

IB =0 （等于）， IC =ICEO =0（約等于）

BJT的主要參數(shù)

1、電流放大系數(shù)

共發(fā)射極電流放大系數(shù)

共基極電流放大系數(shù)α

2、 極間反向電流

(1) 集電極基極間反向飽和電流ICBO 。 發(fā)射極開路時，集電結(jié)的反向飽和電流

(2) 集電極發(fā)射極間的反向飽和電流ICEO。 ICEO=（1+ 擺它拔 ）ICBO

3.、極限參數(shù)

(1) 集電極最大允許電流ICM

(2) 集電極最大允許功率損耗PCM， PC M =IC·UCE

（3）由PCM、 ICM和 V (BR)CEO在輸出特性曲線上可以確定過損耗區(qū)、過電流區(qū)和擊穿區(qū)。

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總結(jié)：

1．半導體三極管是由兩個PN結(jié)組成的三端有源器件。 有NPN型和PNP型兩大類，兩者電壓、電流的實際方向相反，但具有相同的結(jié)構(gòu)特點，即基區(qū)寬度薄且摻雜濃度低，發(fā)射區(qū)摻雜濃度高，集電區(qū)面積大，這一結(jié)構(gòu)上的特點是三極管具有電流放大作用的內(nèi)部條件。

2．三極管是一種電流控制器件，即用基極電流或發(fā)射極電流來控制集電極電流，故所謂放大作用，實質(zhì)上是一種能量控制作用。 放大作用只有在三極管發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置，以及靜態(tài)工作點的合理設(shè)置時才能實現(xiàn)。

3．三極管的特性曲線是指各極間電壓與各極電流間的關(guān)系曲線，最常用的是輸出特性曲線和輸入特性曲線。 它們是三極管內(nèi)部載流子運動的外部表現(xiàn)，因而也稱外部特性。

4．器件的參數(shù)直觀地表明了器件性能的好壞和適應的工作范圍，是人們選擇和正確使用器件的依據(jù)。 在三極管的眾多參數(shù)中，電流放大系數(shù)、極間反向飽和電流和幾個極限參數(shù)是三極管的主要參數(shù)，使用中應予以重視。