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bjt基本工作原理(bjt和fet的工作原理)

导语:BJT工作原理剖析

BJT的结构简介

NPN型:

NPN

PNP型:

PNP

BJT结构特点(内部结构):

1、发射区的掺杂浓度最高;

2、集电区掺杂浓度低于发射区,且面积大;

3、基区很薄,一般在几个微米至几十个微米,且掺杂浓度最低。

BJT电流形成(以NPN为例):

发射区:发射载流子

集电区:收集载流子

基区:传送和控制载流子

三极管放大时必须外部条件:

发射结加正向电压

集电结加反向电压

放大状态下BJT的工作原理:

1、BJT内部的载流子传输过程

1、因为发射结正偏,所以发射区向基区注入电子 ,形成了扩散电流IEN 。同时从基区向发射区也有空穴的扩散运动,形成的电流为IEP。但其数量小,可忽略。 所以发射极电流I E ≈ I EN 。

2、发射区的电子注入基区后,变成了少数载流子。少部分遇到的空穴复合掉,形成IBN。所以基极电流I B ≈ I BN 。大部分到达了集电区的边缘。

3、因为集电结反偏,收集扩散到集电区边缘的电子,形成电流ICN 。另外,集电结区的少子形成漂移电流ICBO。

总结载流子转移:

IE

1、发射结加正向电压,e区的多子电子通过发射结扩散到基区形成IE,与电子方向相反。

2、发射区发射的电子在基区积累,并以发射结边沿形成浓度梯度。

IB:基区电子两个方向

1 、基区正电源VBB从基区拉电子形成IB(电子与空穴复合)。

2 、其余大部分到达集电结。(基区很薄,掺杂浓度低。)

IC:

1、集电结反向电压,形成反向饱和电流Icbo,少数载流子形成漂移电流。

2、集区对基区扩散到集电结边缘的电子强吸引,电子很快漂移到集电区形成Ic。

三极管内有两种载流子(自由电子和空穴)参与导电,故称为双极型三极管或BJT (Bipolar Junction Transistor)。

2、电流分配关系

3、三极管的三种组态

4、放大作用

共基极放大电路(α一定的情况下,有放大电压的能力, iE控制iC)

共射极放大电路(共射放大电路既有电流放大能力又有电压放大能力。)

BJT放大原理和结论:

三极管的放大作用:

依靠发射极电流能够通过基区传输,然后到达集电极而实现的。

实现放大两个条件是:

(1)内部条件:

发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度,且基区很薄。

IE=IB+ IC

IC=β·IB

IC=α·IE

(2)外部条件:发射结正向偏置,集电结反向偏置。

BJT的特性曲线

以共射极放大电路为例

1、输入特性曲线

(1) 当vCE=0V时,相当于发射结的正向伏安特性曲线。

(2) 当vCE≥1V时, vCB= vCE - vBE>0,集电结已进入反偏状态,开始收集电子,基区复合减少,同样的vBE下 IB减小,特性曲线右移。

(3) 输入特性曲线的三个部分:死区、非线性区、线性区

2. 输出特性曲线

放大区:

vCE﹥1V(硅管) ,iC平行于vCE轴的区域,曲线基本平行等距。电场强,发射区扩散到基区的电子都到达集电区此时,发射结正偏,集电结反偏。

饱和区:

vCE<0.7V(硅管), iC明显受vCE控制的区域,vCE↑→iC↑反向电压小,对电子引力不够。

此时,发射结正偏,集电结正偏或反偏电压很小。

UCE<UBEbIB>ICUCE=0.3V(约等于)

截止区:

iC接近零的区域,相当iB=0的曲线的下方。 VBE小于死去电压,集电结反偏

此时, vBE小于死区电压,集电结反偏。

IB=0 (等于), IC=ICEO =0(约等于)

BJT的主要参数

1、电流放大系数

共发射极电流放大系数

共基极电流放大系数α

2、 极间反向电流

(1) 集电极基极间反向饱和电流ICBO 。发射极开路时,集电结的反向饱和电流

(2) 集电极发射极间的反向饱和电流ICEO。 ICEO=(1+ 摆它拔 )ICBO

3.、极限参数

(1) 集电极最大允许电流ICM

(2) 集电极最大允许功率损耗PCM,PC M=IC·UCE

(3)由PCM、 ICM和V(BR)CEO在输出特性曲线上可以确定过损耗区、过电流区和击穿区。

总结:

1.半导体三极管是由两个PN结组成的三端有源器件。有NPN型和PNP型两大类,两者电压、电流的实际方向相反,但具有相同的结构特点,即基区宽度薄且掺杂浓度低,发射区掺杂浓度高,集电区面积大,这一结构上的特点是三极管具有电流放大作用的内部条件。

2.三极管是一种电流控制器件,即用基极电流或发射极电流来控制集电极电流,故所谓放大作用,实质上是一种能量控制作用。放大作用只有在三极管发射结正向偏置、集电结反向偏置,以及静态工作点的合理设置时才能实现。

3.三极管的特性曲线是指各极间电压与各极电流间的关系曲线,最常用的是输出特性曲线和输入特性曲线。它们是三极管内部载流子运动的外部表现,因而也称外部特性。

4.器件的参数直观地表明了器件性能的好坏和适应的工作范围,是人们选择和正确使用器件的依据。在三极管的众多参数中,电流放大系数、极间反向饱和电流和几个极限参数是三极管的主要参数,使用中应予以重视。

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