一级基础科目（一）辅导---半导体三极管

　　
    7.1.1 基本结构

　　半导体三极管(简称晶体管)是在一块半导体上生成两个PN结组成，有NPN和PNP两大类型，其结构和符号如图8-7-1所示。

　　由图可见，它们有三个区，分别称为发射区、基区和集电区。三个区各引出一个电极，分别称为发射极E、基极B、集电极C。发射区和基区之间形成的PN结称发射结，基区和集电区之间的PN结称集电结。晶体管制造工艺的特点是：发射区掺杂浓度高，基区很薄且掺杂浓度很低，集电区掺杂浓度低且结面积比发射结大。这些特点是晶体管具有电流放大能力的内部条件。

　　7.1.2 晶体管的放大原理

　　1.晶体管处于放大状态的条件：为了使晶体管具有放大作用，除了结构上的条件外，还必须有合适的外部条件。这就是要求外加电压使发射结正偏，集电结反偏。根据偏置要求，外加直流电源与管子的连接方式如图8-7-2所示。

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　　2.晶体管内部载流子的传输过程：晶体管在放大电路中有三种连接方式(或称组态)，即共发射极、共基极和共集电极接法，如图8-7-3所示。

　　为了分析晶体管的放大原理，简单介绍一下晶体管内部载流子的传输过程。以共射接法的NPN型管为例(图8-7-4)。

　　1)发射区向基区发射电子的过程：由于发射结正偏，发射区的多子(电子)向基区扩散，形成射极电子流JEN，同时基区的少子(空穴)也会向发射区扩散，形成空穴流IEP。由于基区掺杂浓度很低，这部分电流可忽略，IE≈IEN，方向由发射极流出。

　　(2)电子在基区的扩散和复合过程：大量电子流人基区后，继续向集电结方向扩散，在扩散过程中，部分电子与基区的空穴相遇而复合，复合掉的空穴由基极电源来补充，从而形成基极电流IB，其方向由基极流人。由于基区很薄，掺杂浓度又低，复合的机会很小，即IB很小，大部分电子扩散到集电结边缘。

　　(3)集电极收集电子的过程：到达集电结附近的电子，因集电结反偏，有利于把电子吸引到集电区，形成集电极电子流ICN。集电区的少子(空穴)在反向电压的作用下向基区流动，这就是PN结的反向饱和电流ICBO，此电流很小，可以忽略，即IC=ICN+ICBO≈ICN，方向由集电极流人。

　　3.晶体管的电流放大作用：在晶体管中各电极电流满足如下关系

　　IE=IB+IC

　　由上述分析可知，IC比IB大得多，IC和IB的比值称晶体管共射极直流放大系数，用β表示。对共射电路来说，IB是输入电流，IC是输出电流。IC相对IB来说得到了放大。

　　7.1.3 晶体管的特性曲线

　　以共射接法NPN管的特性曲线为例进行分析。

　　1.输入特性曲线：它是指UCE为常数时，输入回路中基极电流IB与基一射极电压UBE之间的关系曲线，如图8-7-5所示。它与二极管的正向特性类似，当UCE≥1V时，不同UCE对应的输入特性基本上重合，通常以UCE=1V时的一根输入特性为代表。　　

　　2.输出特性曲线：它是指IB为常数时，输出回路中集电极电流IC和集一射极电压UCE之间的关系曲线，在不同的IB下，可得出一组曲线，如图8-7-6所示。根据晶体管工作情况(或称工作状态)的不同，通常把输出特性分为三个工作区。


　　(3)集一射极反向击穿电压U(BR)CEO：当基极断开时，允许加在集一射极间的最大反向电压即为U(BR)CEO，当UCE>U(BR)CEO，管子就会被击穿而损坏。