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1、第 3 章 双极结型晶体管,3.1 双极结型晶体管基础,PN 结正向电流的来源是多子，所以正向电流很大；反向电流的来源是少子，所以反向电流很小。如果给反偏 PN 结提供大量少子，就能使反向电流提高。给反偏 PN 结提供少子的方法之一是在其附近制作一个正偏 PN 结，使正偏 PN 结注入的少子来不及复合就被反偏 PN 结收集而形成很大的反向电流。反向电流的大小取决于正偏 PN 结偏压的大小。通过改变正偏 PN 结的偏压来控制其附近反偏 PN 结的电流的方法称为 双极晶体管效应，由此发明的双极结型晶体管获得了诺贝尔物理奖。,美国贝尔实验室发明的世界上第一支锗点接触式双极型晶体管。随后出现了结型双极
2、型晶体管。,双极型晶体管有两种基本结构：PNP 型和 NPN 型，其结构示意图和在电路图中的符号如下。,3.1.1 双极结型晶体管的结构,双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor)简称为双极型晶体管，或晶体管。,均匀基区晶体管：基区掺杂为均匀分布。少子在基区主要作扩散运动，又称为 扩散晶体管。,缓变基区晶体管：基区掺杂近似为指数分布，少子在基区主要作漂移运动，又称为 漂移晶体管。,P,N+,N,0,xjc,xje,NE(x),NB(x),NC,x,0,xjc,xje,加在各 PN 结上的电压为,PNP 管，,NPN 管，,根据两个结上电压的正负，晶体管有 4 种工
3、作状态，,E 结,工作状态放大状态，用于模拟电路饱和状态，用于数字电路截止状态，用于数字电路倒向放大状态,C 结,3.1.2 偏压与工作状态,均匀基区晶体管在 4 种工作状态下的少子分布图,放大状态：,饱和状态：,截止状态：,倒向放大状态：,3.1.3 少子浓度分布与能带图,均匀基区 NPN 晶体管在平衡状态下的能带图,EC,EF,EV,N,N,P,均匀基区 NPN 晶体管在 4 种工作状态下的能带图,放大状态：,饱和状态：,截止状态：,倒向放大状态：,3.1.4 晶体管的放大作用,晶体管放大电路有两种基本类型：共基极接法 与 共发射极接法。,B,E,C,B,P,N,P,NE,NB,NC,IE
4、,IB,IC,E,C,B,N,P,IE,IB,P,E,NE,NB,NC,IC,为了理解晶体管中的电流变化情况，先复习一下 PN 结中的正向电流。,V,P区,N区,0,以 PNP 管为例。忽略势垒区产生复合电流，处于放大状态的晶体管内部的各电流成分如下图所示，,从 IE 到 IC，发生了两部分亏损：InE 与 Inr。,要减小 InE，就应使 NE NB；,要减小 Inr，就应使 WB LB。,定义：发射结正偏，集电结零偏时的 IC 与 IE 之比，称为共基极直流短路电流放大系数，记为，即：,定义：发射结正偏，集电结反偏时的 IC 与 IE 之比，称为共基极静态电流放大系数，记为 hFB，即：,
5、定义：发射结正偏，集电结零偏时的 IC 与 IB 之比，称为共发射极直流短路电流放大系数，记为，即：,定义：发射结正偏，集电结反偏时的 IC 与 IB 之比，称为共发射极静态电流放大系数，记为 hFE，即：,与 hFB以及 与 hFE 在数值上几乎没有什么区别，但是若采用 与 的定义，则无论对 与 本身的推导还是对晶体管直流电流电压方程的推导，都要更方便一些，所以本书只讨论 与。,根据晶体管端电流之间的关系：IB=IE-I C，及 与 的定义，可得 与 之间的关系为,对于一般的晶体管，=0.950 0.995，=20 200。,除了上面两种直流电流放大系数外，还有 直流小信号电流放大系数（也称为 增量电流放大系数）和 高频小信号电流放大系数。直流小信号电流放大系数的定义是,
