一級基礎科目（一）輔導---半導體三極管

　　
    7.1.1 基本結構

　　半導體三極管(簡稱晶體管)是在一塊半導體上生成兩個PN結組成，有NPN和PNP兩大類型，其結構和符號如圖8-7-1所示。

　　由圖可見，它們有三個區(qū)，分別稱為發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)。三個區(qū)各引出一個電極，分別稱為發(fā)射極E、基極B、集電極C。發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間形成的PN結稱發(fā)射結，基區(qū)和集電區(qū)之間的PN結稱集電結。晶體管制造工藝的特點是：發(fā)射區(qū)摻雜濃度高，基區(qū)很薄且摻雜濃度很低，集電區(qū)摻雜濃度低且結面積比發(fā)射結大。這些特點是晶體管具有電流放大能力的內部條件。

　　7.1.2 晶體管的放大原理

　　1.晶體管處于放大狀態(tài)的條件：為了使晶體管具有放大作用，除了結構上的條件外，還必須有合適的外部條件。這就是要求外加電壓使發(fā)射結正偏，集電結反偏。根據(jù)偏置要求，外加直流電源與管子的連接方式如圖8-7-2所示。

更多信息請訪問：結構工程師頻道    結構工程師論壇

?2009年結構工程師考試時間：9月19、20日
?08年考試規(guī)范、標準: 2009年一級結構工程師考試網上遠程輔導招生簡章!
?09年結構工程師老師輔導，現(xiàn)在報名可贈07、08年課程！

　　2.晶體管內部載流子的傳輸過程：晶體管在放大電路中有三種連接方式(或稱組態(tài))，即共發(fā)射極、共基極和共集電極接法，如圖8-7-3所示。

　　為了分析晶體管的放大原理，簡單介紹一下晶體管內部載流子的傳輸過程。以共射接法的NPN型管為例(圖8-7-4)。

　　1)發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射電子的過程：由于發(fā)射結正偏，發(fā)射區(qū)的多子(電子)向基區(qū)擴散，形成射極電子流JEN，同時基區(qū)的少子(空穴)也會向發(fā)射區(qū)擴散，形成空穴流IEP。由于基區(qū)摻雜濃度很低，這部分電流可忽略，IE≈IEN，方向由發(fā)射極流出。

　　(2)電子在基區(qū)的擴散和復合過程：大量電子流人基區(qū)后，繼續(xù)向集電結方向擴散，在擴散過程中，部分電子與基區(qū)的空穴相遇而復合，復合掉的空穴由基極電源來補充，從而形成基極電流IB，其方向由基極流人。由于基區(qū)很薄，摻雜濃度又低，復合的機會很小，即IB很小，大部分電子擴散到集電結邊緣。

　　(3)集電極收集電子的過程：到達集電結附近的電子，因集電結反偏，有利于把電子吸引到集電區(qū)，形成集電極電子流ICN。集電區(qū)的少子(空穴)在反向電壓的作用下向基區(qū)流動，這就是PN結的反向飽和電流ICBO，此電流很小，可以忽略，即IC=ICN+ICBO≈ICN，方向由集電極流人。

　　3.晶體管的電流放大作用：在晶體管中各電極電流滿足如下關系

　　IE=IB+IC

　　由上述分析可知，IC比IB大得多，IC和IB的比值稱晶體管共射極直流放大系數(shù)，用β表示。對共射電路來說，IB是輸入電流，IC是輸出電流。IC相對IB來說得到了放大。

　　7.1.3 晶體管的特性曲線

　　以共射接法NPN管的特性曲線為例進行分析。

　　1.輸入特性曲線：它是指UCE為常數(shù)時，輸入回路中基極電流IB與基一射極電壓UBE之間的關系曲線，如圖8-7-5所示。它與二極管的正向特性類似，當UCE≥1V時，不同UCE對應的輸入特性基本上重合，通常以UCE=1V時的一根輸入特性為代表?！　?

　　2.輸出特性曲線：它是指IB為常數(shù)時，輸出回路中集電極電流IC和集一射極電壓UCE之間的關系曲線，在不同的IB下，可得出一組曲線，如圖8-7-6所示。根據(jù)晶體管工作情況(或稱工作狀態(tài))的不同，通常把輸出特性分為三個工作區(qū)。


　　(3)集一射極反向擊穿電壓U(BR)CEO：當基極斷開時，允許加在集一射極間的最大反向電壓即為U(BR)CEO，當UCE>U(BR)CEO，管子就會被擊穿而損壞。