晶体管——结构、工作原理、放大原理、伏安特性、主要参数

晶体管——结构、工作原理、放大原理、伏安特性、主要参数

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/weixin_49284870/article/details/109955428

晶体管是现代电子学中最重要的半导体器件之一，它能够将微弱的电信号放大成较强的信号，广泛应用于各种电子设备中。本文将详细介绍晶体管的结构、工作原理、放大原理、伏安特性以及主要参数，帮助读者深入理解这一基础而关键的电子元件。

晶体管（transistor）是一种把输入电流进行放大的半导体元器件。其结构由三极、三区、两个结组成：

晶体管的放大原理

晶体管要实现放大功能，需要满足内部结构和外部偏置条件：

• 内部条件：

• 集电区：面积最大，用于收集载流子

• 基区：最薄，掺杂浓度最低，用于传送和控制载流子

• 发射区：掺杂浓度最高，用于发射载流子

• 外部条件：

• 发射结正偏

• 集电结反偏

晶体管内部载流子的运动规律如下：

参数定义：

结论：

• 外部条件：发射结正偏、集电结反偏
• 电流分配关系：基极电流的微小变化能引起集电极电流较大变化
• 电流放大系数只与管子的结构尺寸和掺杂浓度有关，与外加电压无关

晶体管的伏安特性

晶体管的伏安特性曲线反映了管子各电极电压与电流的关系，是管子内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能。

输入特性曲线

输入特性曲线是在固定输出电压UCE的前提下，考察输入电流iB和输入电压UBE的关系。

当UCE为0V时，可以测得输入特性曲线。随着UCE的增大，特性曲线会向右移动，但当UCE增大到一定程度，特性曲线右移的幅度不再明显。

输出特性曲线

输出特性曲线反映的是在IB为常数的情况下，输出电压UCE和输出电流IC的关系。

在UCE较小的时候，IC随着UCE的变化有较大的变化过程；当UCE足够大时，IC不再增加，表现出恒流特性，此时IC与IB的比值是一个固定值，即直流电流放大系数。

晶体管的工作区

通过伏安特性曲线可以将晶体管的工作区分为三个：

1. 放大区：发射结正偏，集电结反偏，具有恒流特性，IC=βIB
2. 截止区：发射结和集电结都处于反偏，IC几乎为0
3. 饱和区：发射结和集电结都正偏，UCE非常小

晶体管的主要参数

1. 电流放大系数：反映基极电流对集电极电流的控制能力

2. 极间反向电流：反映晶体管的反向漏电流特性

3. 极限参数：

• 集电极最大允许电流ICM
• 集-射极反向击穿电压U(BR)CEO
• 集电极最大允许功率损耗PCM

由三个极限参数可画出三极管的安全工作区：

温度对晶体管参数的影响：

• 温度升高时，载流子的扩散和漂移运动速度增快，导致IC和β增大
• 温度升高时，ICBO和ICEO也会显著增大