雙極型電晶體

雙極型電晶體

由兩個背靠背PN結構成的具有電流放大作用的晶體三極體。起源於1948年發明的點接觸晶體三極體,50年代初發展成結型三極體即現在所稱的雙極型電晶體。雙極型電晶體有兩種基本結構:PNP型和NPN型。在這3層半導體中,中間一層稱基區,外側兩層分別稱發射區和集電區。當基區注入少量電流時,在發射區和集電區之間就會形成較大的電流,這就是電晶體的放大效應。

介紹

雙極型電晶體(Bipolar Transistor)

雙極型電晶體雙極型電晶體

雙極型電晶體是一種電流控制器件,電子和空穴同時參與導電。同場效應電晶體相比,雙極型電晶體開關速度慢,輸入阻抗小,功耗大。雙極型電晶體體積小、重量輕、耗電少、壽命長、可靠性高,已廣泛用於廣播、電視、通信、雷達、計算機、自控裝置、電子儀器、家用電器等領域,起放大、振盪、開關等作用。

電晶體:用不同的摻雜方式在同一個矽片上製造出三個摻雜區域,並形成兩個PN結,就構成了電晶體.

分類

電晶體分類:NPN型管和PNP型管

特點

輸入特性曲線:描述了在管壓降UCE一定的情況下,基極電流iB與發射結壓降uBE之間的關係稱為輸入伏安特性,可表示為: 矽管的開啟電壓約為0.7V,鍺管的開啟電壓約為0.3V。

輸出特性曲線:描述基極電流IB為一常量時,集電極電流iC與管壓降uCE之間的函式關係。可表示為:

雙極型電晶體輸出特性可分為三個區

★截止區:發射結和集電結均為反向偏置。IE@0,IC@0,UCE@EC,管子失去放大能力。如果把三極體當作一個開關,這個狀態相當於斷開狀態。

★飽和區:發射結和集電結均為正向偏置。在飽和區IC不受IB的控制,管子失去放大作用,UCE@0,IC=EC/RC,把三極體當作一個開關,這時開關處於閉合狀態。

★放大區:發射結正偏,集電結反偏。

放大區的特點是:

◆IC受IB的控制,與UCE的大小几乎無關。因此三極體是一個受電流IB控制的電流源。

◆特性曲線平坦部分之間的間隔大小,反映基極電流IB對集電極電流IC控制能力的大小,間隔越大表示管子電流放大係數b越大。

◆伏安特性最低的那條線為IB=0,表示基極開路,IC很小,此時的IC就是穿透電流ICEO。

◆在放大區電流電壓關係為:UCE=EC-ICRC, IC=βIB

◆在放大區管子可等效為一個可變直流電阻。

極間反向電流:是少數載流子漂移運動的結果。

集電極-基極反向飽和電流ICBO :是集電結的反向電流。

集電極-發射極反向飽和電流ICEO :它是穿透電流。

ICEO與CBO的關係:

特徵頻率 :由於電晶體中PN結結電容的存在,電晶體的交流電流放大係數會隨工作頻率的升高而下降,當 的數值下降到1時的信號頻率稱為特徵頻率 。

雙極型電晶體極限參數

★最大集電極耗散功率 如圖所示。

★最大集電極電流 :使b下降到正常值的1/2~2/3時的集電極電流稱之為集電極最大允許電流。

★極間反向擊穿電壓:電晶體的某一電極開路時,另外兩個電極間所允許加的最高反向電壓即為極間反向擊穿電壓,超過此值的管子會發生擊穿現象。溫度升高時,擊穿電壓要下降。

影響

BVcbo

是發射極開路時集電極-基極間的反向擊穿電壓,這是集電結所允許加的最高反向電壓。是基極開路時集電極-發射極間的反向擊穿電壓,此時集電結承受的反向電壓。

BVebo

是集電極開路時發射極-基極間的反向擊穿電壓,這是發射結所允許加的最高反向電壓。

BVceo

這是共發射極組態的擊穿電壓,即基極開路時、集電極與發射極之間的擊穿電壓。由於在基極開路時,集電結是反偏、發射結是正偏的,即BJT處於放大狀態。

溫度對的影響: 是集電結加反向電壓時平衡少子的漂移運動形成的,當溫度升高時,熱運動加劇,更多的價電子有足夠的能量掙脫共價鍵的束縛,從而使少子的濃度明顯增大, 增大。

溫度每升高10 時, 增加約一倍。矽管的 比鍺管的小得多,矽管比鍺管受溫度的影響要小。

溫度對輸入特性的影響:溫度升高,正向特性將左移。

溫度對輸出特性的影響:溫度升高時 增大。

光電三極體:依據光照的強度來控制集電極電流的大小。

暗電流ICEO:光照時的集電極電流稱為暗電流ICEO,它比光電二極體的暗電流約大兩倍;溫度每升高25 ,ICEO上升約10倍。

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