双极型晶体管的结构和工作原理(双极型晶体管的四种工作模式)

导语：第二讲 双极型晶体管工作原理

三极管由两个PN结组成，一个叫发射结，另一个叫集电结。三极管在放大区域两个PN结均导通，交流信号可以通过三极管完成放大功能。其符号与结构示意图如下所示：

三极管放大时，需要外部电路进行配合： 让其发射结正偏，集电结反偏。特别需要注意的是，集电结反偏时，集电结是导通的，这一点非常重要。

发射结正偏：发射区多子浓度高使大量电子从发射区扩散到基区(发射极电流IE)，因基区薄且多子浓度低，使极少数扩散到基区的电子与空穴复合。形成的结果是：基区的少数载流子增加很多（由图所示NPN管子，基区少子为自由电子，发射区扩散过来的自由电子，因少数复合形成IB外，大部分淤积在基区，形成少数载流子，也成为非平衡少子）。

集电结反偏： 基区原有的少子 + 非平衡少子 在集电结反偏电场的作用下，形成漂移电流IC。

特别强调的是。发射结与集电结均导通，交流电通过三极管没有问题。

在外电路的特点是：IE=IB+IC。

定义：电流放大系数： β=IC/IB，β可通过在三极管生成工艺通过基区与发射区掺杂浓度确定。β对一个管子而言是确定的参数。也就是说，管子的集电极电流IC是与IB相关联的。只要改变了IB，也就间接的改变了IC的大小。当然电路需要外电路进行配合。电路中的电流放大的能量来源于外部直流电源。

外电路的配置可以使三极管处于放大状态，也可以使其处在截止和饱和状态。不同的管子状态，可划分为三个区域，如图所示：

截止区：发射结不正偏时，IB=0，没有载流子由发射区扩散到基区，所以IE=0，IB=0。此时基区也没有非平衡少子，故集电结反偏时，有IC=0。对应图上最下面区域。

饱和区：发射结正偏时，集电结也正偏，此时会产生这样一个现象：基区里面的非平衡少子过多时（集电结反偏，能够使非平衡少子漂移走；集电结正偏，非平衡少子也来越多），基区将发生改性，可由原来的N型杂质半导体变成P型杂质半导体。通俗来讲，就是有NPN的结构，变成了NNN结构，三极管整体是导通的，也就是有UCE很小，且UCE与IC成线性关系，也就是图中左侧区域。

其他的剩下区域就是放大区：发射结正偏，集电结反偏，满足β=IC/IB。输出回路的电流 IC几乎仅仅决定于输入回路的电流 IB，即可将输出回路等效为电流IB 控制的电流源IC 。

温度特性：重点把握一点，温度高，管子里面载流子增加。温度特性如图所示：

例题：1. 分别分析uI=0V、5V时T是工作在截止状态还是导通状态；2. 已知T导通时的UBE＝0.7V，若uI=5V，则β在什么范围内T处于放大状态?在什么范围内T处于饱和状态？

（1）当uI=0V，发射结不正偏，IE=IB=0，所以IC=0，管子没有载流子运动，是截止状态。

（2）

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