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  • 双极型晶体管

    2012-05-17 22:49:21
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  • BJT双极型晶体管

    千次阅读 2021-02-08 13:38:33
    BJT双极型晶体管 BJT双极型晶体管也就是三极管,是电流控制型器件;可看做是两个背靠背的PN结;有NPN和PNP两种,那么怎么根据符号来区分是NPN还是PNP呢? 首先基极(Base)是最容易区分的,一看便知道;另外可以确定...

    BJT双极型晶体管

    BJT双极型晶体管也就是三极管,是电流控制型器件;可看做是两个背靠背的PN结;有NPN和PNP两种,那么怎么根据符号来区分是NPN还是PNP呢?

    区分NPN和PNP

    首先基极(Base)是最容易区分的,一看便知道;另外可以确定的是,不管是NPN还是PNP,带箭头的一极均是发射极(Emitter),那么剩下的一极就是集电极(collector);搞清楚极性之后,再看发射极上的箭头的方向,若箭头从B指向E,则它是NPN管,若箭头从E指向B则为PNP管;(箭头的方向实际表示了三极管正常工作时电流的方向)
    在这里插入图片描述

    结构

    以NPN为列,三极管有三个区域(基区,发射区,集电区)三个区域分别通过欧姆型接触引出与之对应的三个电极(基极,发射极,集电极),同时三个区域之间的两个背靠背的PN结分别为:发射结(P型基区-N型发射区),集电结(P型基区-N型极电区);
    通常,发射区的掺杂浓度远高于基区和集电区;基区很薄,掺杂浓度最低;集电区面积最大,掺杂浓度介于基区和发射区之间;因此E,C不能替换,替换后,性能大大减小;

    功能

    三极管具有电流放大作用,通过控制基极小电流输入,驱动集电极输出大电流,因此常用在放大电路中(工作在放大状态);而在数字电路中,当做开关使用(工作在饱和和截止两种状态);

    工作原理:

    输入特性:相当于发射结这个PN结二极管的I-V特性,Vbe大于其开启电压后Ib呈指数增长,当Vce增大后曲线右移;
    输出特性:三极管有两个PN结,所以对应有四个工作状态;
    ①发射结反偏,集电结反偏,为截止状态;
    ②发射结正偏,集电结反偏,为放大状态;
    ③发射结正偏,集电结正偏,为饱和状态;
    ④发射结反偏,集电结正偏,为反向放大状态;
    在这里插入图片描述
    截止状态下,当Vbe小于发射结正向导通电压,Vbc小于集电结正向导通电压,两个PN结都反偏,没有电流,三极管截止;

    放大状态下,如下图,忽略其他效应,只考虑正偏的发射结引起的内部载流子传输过程;外加Vbe使发射结正偏,集电极偏压Vc高于基极偏压Vb使集电结反偏;发射区中高浓度的电子注入到基区(形成注入电流Ie),其中一部分与基区中空穴复合(形成基区复合电流Ib),由于基区很薄,大部分电子还未与空穴复合就到达集电结边缘,并被集电极的高电位迅速拉到集电区(形成集电极电流Ic);
    整个过程归结为电子从发射结的注入,电子在基区中的输运和复合,电子在集电区被收集,则 Ie=Ib+Icβ≈Ic/Ib
    在这里插入图片描述
    饱和状态下,集电极电流Ic不再随基极电流Ib的增大而成比例的增大 ,也就是说Ic<β*Ib(因为此时Vce较小,能吸引基区电子数量有限);

    反向放大状态下,集电结正偏,发射结反偏与正常放大状态下原理类似,相当于将反射区和集电区对换,由于三极管实际结构不对称,对换后三极管性能大大减小;反向放大倍数βr远小于正向放大倍数βf;

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