晶体管：结构、工作原理与特性参数详解

晶体管：结构、工作原理与特性参数详解

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CSDN

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

晶体管是现代电子技术中最基本的半导体器件之一，广泛应用于放大电路和开关电路中。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，帮助读者全面理解这一重要器件。

晶体管的结构

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：

• 集电区：面积最大，负责收集载流子
• 基区：最薄，掺杂浓度最低，负责传送和控制载流子
• 发射区：掺杂浓度最高，负责发射载流子

晶体管的放大原理

晶体管要实现放大功能，需要满足内部和外部两个条件：

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：使发射区的载流子能够注入基区
• 集电结反偏：使集电区能够收集从基区过来的载流子

晶体管的伏安特性

晶体管的伏安特性是指管子各电极电压与电流的关系曲线，反映了管子内部载流子运动的外部表现。研究特性曲线有助于：

1. 直观分析管子的工作状态
2. 合理选择偏置电路的参数，设计性能良好的电路

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，输入特性曲线类似于二极管的正向特性曲线。随着UCE的增大，特性曲线会向右移动，但当UCE增大到一定程度后，特性曲线的移动幅度不再明显。

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。当UCE较小时，IC与UCE呈线性关系；当UCE增大到一定程度后，IC达到饱和状态，特性曲线与横轴几乎平行，此时IC与IB的比值是一个固定值，即直流电流放大系数β。

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区域：

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：发射结和集电结都反偏，IC几乎为0
3. 饱和区：发射结和集电结都正偏，IC小于βIB

晶体管的主要参数

1. 电流放大系数β：反映基极电流对集电极电流的控制能力
2. 极间反向电流：包括集射穿透电流ICEO和基射反向饱和电流ICBO
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

温度对晶体管的影响

温度升高时，载流子的扩散和漂移运动速度加快，导致β值增大，ICBO和ICEO也会显著增大。因此，在实际应用中需要考虑温度对晶体管性能的影响。