双极型晶体管的结构_工作原理及特性曲线


原标题:双极型晶体管的结构_工作原理及特性曲线
一、结构
三区结构
发射区(Emitter):高掺杂浓度,负责发射载流子(NPN型为电子,PNP型为空穴)。
基区(Base):极薄且低掺杂,控制载流子从发射区到集电区的流动。
集电区(Collector):面积较大,收集通过基区的载流子。
两结结构
发射结(BE结):发射区与基区之间的PN结。
集电结(BC结):基区与集电区之间的PN结。
电极
发射极(E)、基极(B)、集电极(C)。
二、工作原理
载流子运动
发射结正偏(VBE < -0.7V),发射区空穴扩散到基区。
空穴被集电结反偏电压拉入集电区,形成集电极电流。
发射结正偏(VBE > 0.7V),发射区电子扩散到基区。
基区极薄,电子迅速扩散到集电结边缘,被集电结反偏电压(VCE > 0)拉入集电区,形成集电极电流IC。
基极电流IB为发射极电流的一小部分,满足IC = βIB(β为电流放大系数)。
NPN型:
PNP型:
电流控制
BJT是电流控制器件,基极电流的微小变化可控制集电极电流的较大变化。
三、特性曲线
输入特性曲线
当VBE < 0.7V(硅管)时,IB ≈ 0(截止区)。
VBE > 0.7V后,IB随VBE增加而迅速上升(类似二极管正向特性)。
VCE增大时,曲线右移(基区复合减少,需更高VBE)。
定义:IB与VBE的关系(VCE为参变量)。
特点:
输出特性曲线
截止区:IB = 0,IC ≈ 0(发射结反偏或零偏)。
放大区:发射结正偏,集电结反偏,IC = βIB,曲线平坦(IC几乎不随VCE变化)。
饱和区:VCE较小(硅管< 0.7V),集电结正偏,IC不再与IB成比例,曲线陡峭。
定义:IC与VCE的关系(IB为参变量)。
工作区:
四、关键参数
电流放大系数(β):IC与IB的比值,反映放大能力。
击穿电压:集电结反向击穿电压(VCEO)、发射结反向击穿电压(VEBO)等。
极限参数:集电极最大电流ICM、最大功耗PCM等。
五、应用
放大器:利用放大区特性实现信号放大。
开关电路:利用饱和区和截止区实现快速通断控制。
模拟电路:如电压调节器、振荡器等。
六、总结
结构特点:三区两结,基区极薄。
工作原理:载流子扩散与漂移,基极电流控制集电极电流。
特性曲线:输入特性反映IB-VBE关系,输出特性区分工作区。
应用领域:模拟电路、数字电路、功率控制等。
通过理解结构、原理和特性曲线,可灵活设计BJT在各种电路中的应用。
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