雙極型晶體管的結(jié)構(gòu)_工作原理及特性曲線


原標(biāo)題:雙極型晶體管的結(jié)構(gòu)_工作原理及特性曲線
一、結(jié)構(gòu)
三區(qū)結(jié)構(gòu)
發(fā)射區(qū)(Emitter):高摻雜濃度,負(fù)責(zé)發(fā)射載流子(NPN型為電子,PNP型為空穴)。
基區(qū)(Base):極薄且低摻雜,控制載流子從發(fā)射區(qū)到集電區(qū)的流動。
集電區(qū)(Collector):面積較大,收集通過基區(qū)的載流子。
兩結(jié)結(jié)構(gòu)
發(fā)射結(jié)(BE結(jié)):發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間的PN結(jié)。
集電結(jié)(BC結(jié)):基區(qū)與集電區(qū)之間的PN結(jié)。
電極
發(fā)射極(E)、基極(B)、集電極(C)。
二、工作原理
載流子運動
發(fā)射結(jié)正偏(VBE < -0.7V),發(fā)射區(qū)空穴擴(kuò)散到基區(qū)。
空穴被集電結(jié)反偏電壓拉入集電區(qū),形成集電極電流。
發(fā)射結(jié)正偏(VBE > 0.7V),發(fā)射區(qū)電子擴(kuò)散到基區(qū)。
基區(qū)極薄,電子迅速擴(kuò)散到集電結(jié)邊緣,被集電結(jié)反偏電壓(VCE > 0)拉入集電區(qū),形成集電極電流IC。
基極電流IB為發(fā)射極電流的一小部分,滿足IC = βIB(β為電流放大系數(shù))。
NPN型:
PNP型:
電流控制
BJT是電流控制器件,基極電流的微小變化可控制集電極電流的較大變化。
三、特性曲線
輸入特性曲線
當(dāng)VBE < 0.7V(硅管)時,IB ≈ 0(截止區(qū))。
VBE > 0.7V后,IB隨VBE增加而迅速上升(類似二極管正向特性)。
VCE增大時,曲線右移(基區(qū)復(fù)合減少,需更高VBE)。
定義:IB與VBE的關(guān)系(VCE為參變量)。
特點:
輸出特性曲線
截止區(qū):IB = 0,IC ≈ 0(發(fā)射結(jié)反偏或零偏)。
放大區(qū):發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏,IC = βIB,曲線平坦(IC幾乎不隨VCE變化)。
飽和區(qū):VCE較?。ü韫?lt; 0.7V),集電結(jié)正偏,IC不再與IB成比例,曲線陡峭。
定義:IC與VCE的關(guān)系(IB為參變量)。
工作區(qū):
四、關(guān)鍵參數(shù)
電流放大系數(shù)(β):IC與IB的比值,反映放大能力。
擊穿電壓:集電結(jié)反向擊穿電壓(VCEO)、發(fā)射結(jié)反向擊穿電壓(VEBO)等。
極限參數(shù):集電極最大電流ICM、最大功耗PCM等。
五、應(yīng)用
放大器:利用放大區(qū)特性實現(xiàn)信號放大。
開關(guān)電路:利用飽和區(qū)和截止區(qū)實現(xiàn)快速通斷控制。
模擬電路:如電壓調(diào)節(jié)器、振蕩器等。
六、總結(jié)
結(jié)構(gòu)特點:三區(qū)兩結(jié),基區(qū)極薄。
工作原理:載流子擴(kuò)散與漂移,基極電流控制集電極電流。
特性曲線:輸入特性反映IB-VBE關(guān)系,輸出特性區(qū)分工作區(qū)。
應(yīng)用領(lǐng)域:模擬電路、數(shù)字電路、功率控制等。
通過理解結(jié)構(gòu)、原理和特性曲線,可靈活設(shè)計BJT在各種電路中的應(yīng)用。
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