10项目七半导体器件精要.ppt

1．晶体管的工作电压 实现放大作用的条件： (1)发射结“正向偏置” (2)集电结“反向偏置” 结论 由于发射结处正偏，发射区的多数载流子自由电子将不断扩散到基区，并不断从电源补充进电子，形成发射极电流IE。 1. 发射区向基区扩散电子的过程 由于基区很薄，且多数载流子浓度又很低，所以从发射极扩散过 来的电子只有很少一部分和基区的空穴相复合形成基极电流IB，剩下的绝大部分电子则都扩散到了集电结边缘。 2. 电子在基区的扩散和复合过程 集电结由于反偏，可将从发射区扩散到基区并到达集电区边缘 的电子拉入集电区，从而形成较大的集电极电流IC。 3. 集电区收集电子的过程 只要符合三极管发射区的杂质浓度大大于基区的掺杂浓度，基区的掺杂浓度又大大于集电区的杂质浓度，且基区很薄的内部条件，再加上晶体管的发射结正偏、集电结反偏的外部条件，三极管就具有了放大电流的能力。 2 ．晶体管各个电极的电流分配 实验电路为晶体管的共集电极放大电路。 4.05 3.18 2.36 1.54 0.72 < 0.01 IE (mA) 3.95 3.10 2.30 1.50 0.70 < 0.01 IC (mA) 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0 IB (mA) 基极电流 IB（ 小电流）控制着集电极电流IC（大电流），所以晶体管是一个电流控制器件，这种现象称为晶体管的电流放大作用。 三、晶体管的特性曲线 1．输入特性曲线 特性曲线是指各极电压与电流之间的关系曲线 指在晶体管的集射电压Uce 为定值的情况下，基极电流Ib与基射电压Ube 两个变量的函数关系曲线。 若Uce =0，相当于把晶体管的C、E 极之间短路， UCE=0V UBE /V IB /?A 0 UCE =0V UBB + RB 令UBB从0开始增加 IB IE=IB UBE UCE=0时的输入特性曲线 b c e 此时若给发射结加上正向电压，有： 把晶体管的C、E 极之间短路并给发射结加上正向电压时，发射结和集电结正向并联，均处于导通状态，因此，晶体管的输入特性曲线与二极管正向伏安特性十分相似。 UCE =0.5V UCE=0V UBE /V IB /?A 0 UBB UCC RC + + RB 令UBB重新从0开始增加 IB IC UBE 增大UCC 让UCE=0.5V UCE =1V UCE=0.5V UCE=0.5V的特性曲线 继续增大UCC 让UCE=1V 令UBB重新从0开始增加 UCE=1V UCE=1V的特性曲线 继续增大UCC使UCE=1V以上的多个值，结果发现：之后 的所有输入特性几乎都与UCE=1V的特性相同，曲线基本不 再变化。 实用中三极管的UCE值一般都超过1V，所以其输入特性通常采用UCE=1V时的曲线。 UCE>1V的特性曲线 (2) 输出特性曲线 先把IB调到某一固定值保持不变。 当基极电流IB不变时，输出回路中的集电极电流IC与集射电压UCE之间的关系曲线称为输出特性。 然后调节UCC使UCE从0增大，观察毫安表中IC的变化并记录下来。 UCE UBB UCC RC + + RB IC IB UBE mA ?A IE 根据记录可给出IC随UCE变化的伏安特性曲线，此曲线就是晶体管的输出特性曲线。 IB UCE / V IC /mA 0 UBB UCC RC + + RB IC IB UBE mA ?A IE 再调节IB1至另一稍小的固定值上保持不变。 仍然调节UCC使UCE从0增 大，继续观察毫安表中IC 的变化并记录下来。 UCE 根据电压、电流的记录值可绘出另一条IC随UCE变化的伏安特性曲线，此曲线较前面的稍低些。 UCE / V IC /mA 0 IB IB1 IB2 IB3 IB=0 如此不断重复上述过程，我们即可得到不同基极电流IB对应相应IC、UCE数值的一组输出特性曲线。 输出曲线开始部分很陡，说明IC随UCE的增加而急剧增大。 当UCE增至一定数值时(一般小于1V)，输出特性曲线变得平坦，表明IC基本上不再随UCE而变化。 IB一定时，当UCE超过1V以后，即使UCE继续增大，集电极电流IC也不会再有明显的增加，具有恒流特性。 UCE / V IC /mA 0 20 ?A IB=0 40 ?A 60 ?A IB=100 ?A 80 ?A 4 3 2 1 1.5 2.3 当IB增大时，相应IC也增大，输出特性曲线上移， 且IC增大的幅度比对应IB大得多。这一点正是晶体管的电流放大作用。 ΔIC UCE / V IC /mA 0 20 ?A IB=