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会计学图2–1晶体管的结构(jiégòu)与符号 (a)NPN管的示意图;(b)电路符号;(c)平面管结构(jiégòu)剖面图2–1–1放大状态下晶体管中载流子的传输过程 当晶体管处在发射结正偏、集电结反偏的放大状态下,管内载流子的运动情况可用图2--2说明。我们(wǒmen)按传输顺序分以下几个过程进行描述。图2–2晶体管内载流子的运动(yùndòng)和各极电流一、发射区向基区注入电子 由于(yóuyú)e结正偏,因而结两侧多子的扩散占优势,这时发射区电子源源不断地越过e结注入到基区,形成电子注入电流IEN。与此同时,基区空穴也向发射区注入,形成空穴注入电流IEP。因为发射区相对基区是重掺杂,基区空穴浓度远低于发射区的电子浓度,所以满足 IEP<<IEN,可忽略不计。因此,发射极电流IE≈IEN,其方向与电子注入方向相反。二、电子在基区中边扩散边复合 注入基区的电子,成为基区中的非平衡少子,它在e结处浓度最大,而在c结处浓度最小(因c结反偏,电子浓度近似为零)。因此,在基区中形成了非平衡电子的浓度差。在该浓度差作用下,注入基区的电子将继续向c结扩散。在扩散过程中,非平衡电子会与基区中的空穴相遇,使部分(bùfen)电子因复合而失去。但由于基区很薄且空穴浓度又低,所以被复合的电子数极少,而绝大部分(bùfen)电子都能扩散到c结边沿。基区中与电子复合的空穴由基极电源提供,形成基区复合电流IBN,它是基极电流IB的主要部分(bùfen)。三、扩散到集电结的电子被集电区收集 由于集电结反偏,在结内形成了较强的电场,因而,使扩散到c结边沿的电子在该电场作用下漂移(piāoyí)到集电区,形成集电区的收集电流ICN。该电流是构成集电极电流IC的主要部分。另外,集电区和基区的少子在c结反向电压作用下,向对方漂移(piāoyí)形成c结反向饱和电流ICBO,并流过集电极和基极支路,构成IC、IB的另一部分电流。2–1–2电流分配关系 由以上分析可知,晶体管三个电极上的电流与内部载流子传输形成(xíngchéng)的电流之间有如下关系:式(2–1)表明,在e结正偏、c结反偏的条件下,晶体管三个电极上的电流不是孤立的,它们能够反映非平衡少子在基区扩散与复合的比例关系。这一比例关系主要由基区宽度、掺杂浓度等因素决定,管子做好后就基本确定(quèdìng)了。反之,一旦知道了这个比例关系,就不难得到晶体管三个电极电流之间的关系,从而为定量分析晶体管电路提供方便。为了(wèile)反映扩散到集电区的电流ICN与基区复合电流IBN之间的比例关系,定义共发射极直流电流放大系数 为确定(quèdìng)了值之后,由式(2–1)、(2–2)可得为了反映(fǎnyìng)扩散到集电区的电流ICN与射极注入电流IEN的比例关系,定义共基极直流电流放大系数为由于,都是反映晶体管基区扩散与复合的比例关系,只是(zhǐshì)选取的参考量不同,所以两者之间必有内在联系。由,的定义可得 2–1–3晶体管的放大作用 现在用图2–2来说明晶体管的放大作用。若在图中UBB上叠加一幅度为100mV的正弦电压Δui,则正向发射结电压会引起相应的变化。由于e结正向电流与所加电压呈指数关系,所以发射极会产生一个较大的注入(zhùrù)电流ΔiE,例如为1mA。2–2晶体管伏安特性(tèxìng)曲线及参数图2–3晶体管的三种(sānzhǒnɡ)基本接法 (a)共发射极;(b)共集电极;(c)共基极2–2–1晶体管共发射极特性曲线 因为有两个回路,所以晶体管特性曲线包括输入和输出两组特性曲线。这两组曲线可以(kěyǐ)在晶体管特性图示仪的屏幕上直接显示出来,也可以(kěyǐ)用图2–4电路逐点测出。 一、共发射极输出特性曲线 测量电路如图2–4所示。共射输出特性曲线是以iB为参变量时,iC与uCE间的关系曲线,即 图2–4共发射极特性(tèxìng)曲线测量电路典型的共射输出特性曲线如图2–5所示。由图可见,输出特性可以划分为三个区域,对应于三种(sānzhǒnɡ)工作状态。现分别讨论如下。 1放大区 e结为正偏,c结为反偏的工作区域为放大区。由图2–5可以看出,在放大区有以下两个特点:图2–5共射输出特性曲线(qūxiàn)(1)基极电流iB对集电极电流iC有很强的控制(kòngzhì)作用,即iB有很小的变化量ΔIB时,iC就会有很大的变化量ΔIC。为此,用共发射极交流电流放大系数β来表示这种控制(kòngzhì)能力。β定义为(2)uCE变化对IC的影响很小。在特性曲线上表现为,iB一定而uCE增大时,曲线略有上翘(iC略有增大)。这是因为uCE增大,c结反向电压增大,使c结展宽,所以有效基区宽度变窄,这样基区中电子与空穴复合的机会